JP3116395B2 - Metal lead with bump and method of manufacturing the same - Google Patents
Metal lead with bump and method of manufacturing the sameInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、半導体チップの電極
に接合させるバンプ付金属リード及びその製造方法に関
するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a metal lead with a bump for bonding to an electrode of a semiconductor chip and a method for manufacturing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来技術の一例として、特開昭63ー1
88948「ボンディング用バンプの形成方法」を挙げ
ることができる。この公開公報に開示されたバンプの形
成方法を図21を用いて簡単に説明すると、先ず図21
Aに示すように、キャピラリチップ100を用いて銅ワ
イヤ101の先端を球状にし、この球状部分を銅リード
103上にボールボンディングする。次に、図21Bに
示すように銅ワイヤ101を引っ張り、ボール104上
部で切断する。この時、塑性変形によりボール104上
部には突起105が残る。この突起105はテープキャ
リアボンディング時に半導体チップを損傷させるなど、
接合性を極度に低下させ、好ましくないので、図21C
に示したように、凹面を有する加工ツール106で、表
面形状が球形又はなだらかな凸面となるように加工成形
し、ボンディングに適した形状のバンプ107を得るよ
うにしている。2. Description of the Related Art An example of the prior art is disclosed in
88948 “Method for forming bonding bumps”. The method of forming a bump disclosed in this publication will be briefly described with reference to FIG.
As shown in A, the tip of the copper wire 101 is made spherical using a capillary chip 100, and this spherical portion is ball-bonded on a copper lead 103. Next, as shown in FIG. 21B, the copper wire 101 is pulled and cut at the upper portion of the ball 104. At this time, the protrusion 105 remains on the ball 104 due to plastic deformation. This protrusion 105 damages the semiconductor chip during tape carrier bonding,
Since the bondability is extremely lowered and is not preferable, FIG.
As shown in (1), a processing tool 106 having a concave surface is used to form and process the surface so as to have a spherical or gentle convex surface, thereby obtaining a bump 107 having a shape suitable for bonding.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】前記のリード103及
びバンプ107の素材に銅が用いられているが、それら
の純度や硬度については触れられておらず不明である
が、通常高硬度の銅が用いられており、前記の発明のよ
うに、たとえバンプの表面形状を球面又はなだらかな凸
面に構成しても、図22に示したように、半導体チップ
108の表面に形成したアルミの電極109上から、こ
のような構成の銅バンプ付銅リード103を接合する
と、半導体チップ108の内部にクラック110が入る
場合がしばしば見受けられ、半導体チップ108が不良
になってしまうという欠点があった。Although copper is used as the material of the leads 103 and the bumps 107, their purity and hardness are not mentioned and it is unknown, but usually copper of high hardness is used. As shown in FIG. 22, even if the surface shape of the bump is configured to be a spherical surface or a gentle convex surface as shown in the above-mentioned invention, the bump is formed on the aluminum electrode 109 formed on the surface of the semiconductor chip 108 as shown in FIG. Therefore, when the copper lead with copper bump 103 having such a configuration is joined, a crack 110 is often found inside the semiconductor chip 108, and there is a defect that the semiconductor chip 108 becomes defective.
【0004】また、前記の様な構成の銅バンプ付銅リー
ド103の製造方法では、 1.銅のボール104と銅リード103の接合を十分に
保ためには300°Cの熱を加える必要がある 2.銅のボール104及び銅リード103の熱による酸
化を防止するためには、接合部の周辺を窒素ガス又は窒
素ガス及び水素ガスの雰囲気にする必要がある 3.高温で作業を行うと、その熱でリード103が軟化
し、リード103が変形しやすくなる 4.銅のボール104と銅リード103との接合強度に
ムラが生じやすい 5.銅のボール104によるバンプ107の形状がにム
ラができ易い 6.バンプ107を一箇所接合するのに0.1〜0.2
秒掛かり、生産性が極度に悪い。たとえば、100ピン
程度のリードを製作するには、10〜20秒程度掛かる
ので量産には向かない 7.相当な設備が必要であるにもかかわらず、製造する
のに時間を要するため、製造コストが膨大なものになる 等の欠点がある。従って、この発明は前記のような問題
点を解決しようとするものである。In the method of manufacturing the copper lead 103 with the copper bump having the above-described structure, 1. It is necessary to apply 300 ° C. heat in order to sufficiently maintain the bonding between the copper ball 104 and the copper lead 103. In order to prevent oxidation of the copper ball 104 and the copper lead 103 due to heat, it is necessary to set the periphery of the joint to an atmosphere of nitrogen gas or an atmosphere of nitrogen gas and hydrogen gas. When the work is performed at a high temperature, the lead 103 is softened by the heat, and the lead 103 is easily deformed. 4. The bonding strength between the copper ball 104 and the copper lead 103 tends to be uneven. 5. The shape of the bump 107 formed by the copper ball 104 is likely to be uneven. 0.1 to 0.2 for bonding the bump 107 at one place
It takes seconds and productivity is extremely poor. For example, it takes about 10 to 20 seconds to manufacture a lead having about 100 pins, and is not suitable for mass production. Despite the necessity of considerable equipment, it takes a long time to manufacture, and has disadvantages such as an enormous manufacturing cost. Accordingly, the present invention seeks to solve the above problems.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】そのためこの発明は、高
硬度の銅からなるリードの先端部に純銅からなるバンプ
をクラッド接合したものであって、そのリードの中央部
にバンプの厚みより薄い純銅層を残存させ、又基部にバ
ンプと同じ純銅層を残存させた。そして、このようなバ
ンプ付金属リードを製造するに当たっては、高硬度の銅
の薄膜に純銅の薄膜を形成したクラッド板の、その高硬
度の銅薄膜面にリード用マスクを施し、そのマスクと対
応して、前記純銅の薄膜面にバンプ用マスクを施し、そ
の後前記両マスクで覆われていない部分の高硬度銅及び
純銅をエッチングで除去及び一部除去し、そしてその後
前記両マスクを除去して、前記のようなバンプ付金属リ
ードを得るようにしている。SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, the present invention provides a lead made of high-hardness copper in which a bump made of pure copper is clad-joined to the tip of the lead, and a center part of the lead.
Leave a pure copper layer thinner than the bump thickness on the
The same pure copper layer as the pump was left. In manufacturing such metal leads with bumps, a mask for leads is applied to the surface of the high-hardness copper thin film of the clad plate in which a high-hardness copper thin film is formed with a pure copper thin film, and the corresponding mask is used. Then, a mask for bumps is applied to the thin film surface of the pure copper, and then high-hardness copper and pure copper in portions not covered with both masks are removed by etching and partially removed, and then both masks are removed. Thus, a metal lead with a bump as described above is obtained.
【0006】[0006]
【作用】従って、この発明のバンプ付金属リードは、そ
のバンプの純銅のビッカース硬度が40〜80であり、
一方半導体チップの電極のアルミのそれは20〜50で
あるので、両者は非常に接合し易く、それ故、接合時に
半導体チップに悪影響を与えない。また、製造過程で加
熱することがないので、金属リードを酸化させたり、変
形させることがなく、更にまた、マスキングによりバン
プの形状を自由に変えることができるので、小さい程良
い接合が得られることから、微細化ボンディングに対応
することができる。更にまた、製造設備にそれほど費用
を掛けることなく、しかも量産化できるので、製造コス
トを下げることができる。Accordingly, the bumped metal lead of the present invention has a Vickers hardness of 40 to 80 of pure copper of the bump,
On the other hand, since the aluminum of the electrode of the semiconductor chip is 20 to 50, the two are very easy to be joined, and therefore do not adversely affect the semiconductor chip at the time of joining. In addition, since there is no heating during the manufacturing process, the metal leads are not oxidized or deformed, and furthermore, the shape of the bumps can be freely changed by masking. Therefore, it is possible to cope with miniaturized bonding. Furthermore, since the production equipment can be mass-produced without much expense, the production cost can be reduced.
【0007】[0007]
【実施例】以下、この発明の実施例を図面と共に詳述す
る。図1乃至図5はこの発明の実施例であるバンプ付金
属リードの第1の製造方法を示す工程図で、図1はこの
発明のバンプ付金属リードの製造方法に用いられるクラ
ッド板の斜視図であり、図2は第2の工程を示し、同図
Aはクラッド板の上面図、同図Bは同下面図、同図Cは
同図AのX1 ーX2 線上の断面図であり、図3は第3の
工程を示す一部断面図、図4は第4の工程を示す一部断
面図、そして図5は第5の工程を示す一部断面図であ
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. 1 to 5 are process diagrams showing a first method of manufacturing a metal lead with a bump according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a perspective view of a clad plate used in the method of manufacturing a metal lead with a bump according to the present invention. 2 shows a second step, FIG. 2A is a top view of the clad plate, FIG. 2B is a bottom view thereof, and FIG. 2C is a cross-sectional view taken along line X 1 -X 2 of FIG. 3 is a partial sectional view showing a third step, FIG. 4 is a partial sectional view showing a fourth step, and FIG. 5 is a partial sectional view showing a fifth step.
【0008】先ず、図1を用いてこの発明のバンプ付金
属リードの製造方法の第1の工程を説明する。符号1は
全体としてクラッド板を示す。このクラッド板1は、厚
さ約30μmの、Fe、Cr、P等の不純物が混入され
た高硬度銅薄膜層2と、厚さ約30μmの、不純物の混
入が極めて低い純銅薄膜層3とを熱圧着したものである
が、高硬度銅薄膜層2に純銅をメッキ等の薄膜技術を用
いて純銅薄膜層3を形成してもよい。高硬度銅のビッカ
ース硬度は100以上であるが、純銅のビッカース硬度
は40〜80程度である。First, the first step of the method for manufacturing a bumped metal lead according to the present invention will be described with reference to FIG. Reference numeral 1 indicates a clad plate as a whole. The clad plate 1 includes a high-hardness copper thin film layer 2 having a thickness of about 30 μm into which impurities such as Fe, Cr, and P are mixed, and a pure copper thin film layer 3 having a thickness of about 30 μm and having extremely low impurities. Although the thermocompression bonding is performed, the pure copper thin film layer 3 may be formed on the high hardness copper thin film layer 2 by using a thin film technique such as plating. The Vickers hardness of high hardness copper is 100 or more, while the Vickers hardness of pure copper is about 40 to 80.
【0009】図2の第2の工程では、図1のクラッド板
1の高硬度銅薄膜層2の表面に、同図Aに示したような
リード用マスク4、タイバー用マスク5及びフレーム用
マスク6をフォトレジスト技法等で連結して形成する。
中央の配列された各リード用マスク4の先端部4a、4
bはそれぞれ等間隔に配列され、また4aと4bとの相
対向する間隔も等間隔の配列するることが好ましい。ま
たクラッド板1の純銅薄膜層3の表面には、同図Bに示
したようなバンプ用マスク7、リード基部用マスク8、
タイバー用マスク9及びフレーム用マスク10をフォト
レジスト技法等で形成する。前記マスク8、9及び10
は連結して形成する。同図Cに示したように、バンプ用
マスク7の位置はリード用マスク4の先端部4a及び4
bに、リード基部用マスク8はリード用マスク4の基部
に、タイバー用マスク9はタイバー用マスク5に、そし
てフレーム用マスク10はフレーム用マスク6に表裏位
置合わせされて形成することが肝要である。なお、実際
には、長尺のクラッド板1には、この図2で示したよう
な単位リードフレームのマスクを複数個、等間隔に形
成、配列するが、この実施例では、説明を簡単にするた
めに1単位リードフレームのマスク構成のみを示し、そ
れを以て以後の処理工程を説明するようにした。In the second step shown in FIG. 2, a lead mask 4, a tie bar mask 5 and a frame mask as shown in FIG. 1A are formed on the surface of the high hardness copper thin film layer 2 of the clad plate 1 of FIG. 6 are connected by a photoresist technique or the like.
The front end portions 4a, 4a of the read masks 4 arranged in the center
b are arranged at equal intervals, and the opposing intervals between 4a and 4b are preferably arranged at equal intervals. On the surface of the pure copper thin film layer 3 of the clad plate 1, a mask 7 for a bump, a mask 8 for a lead base, as shown in FIG.
The tie bar mask 9 and the frame mask 10 are formed by a photoresist technique or the like. The masks 8, 9 and 10
Are connected to each other. As shown in FIG. 4C, the position of the bump mask 7 is set at the tips 4a and 4a of the lead mask 4.
It is essential that the lead base mask 8 is formed at the base of the lead mask 4, the tie bar mask 9 is formed on the tie bar mask 5, and the frame mask 10 is formed on the front and back of the frame mask 6. is there. Actually, a plurality of unit lead frame masks as shown in FIG. 2 are formed and arranged at equal intervals on the long clad plate 1, but in this embodiment, the explanation will be simplified. For this purpose, only the mask configuration of the one-unit lead frame is shown, and the subsequent processing steps will be described accordingly.
【0010】このようにマスクされたクラッド板1を、
次の工程で、例えば、化学エッチングするためにエッチ
ング液に浸す。図3は図2Cで示した断面図で、エッチ
ングが進んだ状態を表した所であるが、クラッド板1の
両面がマスクされていない面部分Aは、そうでない面部
分Bに比べて約2倍の速さでエッチングが進む。[0010] The clad plate 1 thus masked is
In the next step, for example, it is immersed in an etchant for chemical etching. FIG. 3 is a cross-sectional view shown in FIG. 2C and shows a state in which the etching has progressed. The surface portion A where both surfaces of the clad plate 1 are not masked is about 2 times larger than the surface portion B where it is not masked. Etching proceeds twice as fast.
【0011】そして、制御された或る一定の時間経過
後、図4に示したように、前記面部分Aは、高硬度銅薄
膜層2も純銅薄膜層3も、完全にエッチングされて分離
する。面部分Bの純銅薄膜層3は或る程度エッチングさ
れるが、僅かの厚みを残した。無論、この純銅薄膜層3
もエッチングして取り去ってもよいが、このように僅か
な厚みを残したのは、この残部の純銅薄膜層3で高硬度
銅薄膜層2を補強させるためである。[0011] After a certain controlled time has passed, as shown in FIG. 4, the surface portion A is completely etched and separated from both the hard copper thin film layer 2 and the pure copper thin film layer 3. . The pure copper thin film layer 3 on the surface portion B is etched to some extent, but has a slight thickness. Of course, this pure copper thin film layer 3
However, the reason why the slight thickness is left is to reinforce the high-hardness copper thin film layer 2 with the remaining pure copper thin film layer 3.
【0012】次に、前記全てのマスク4、5、6、7、
8、9及び10を取り去る(図5)。そして全体の表面
のみを更にエッチングして、表面性状を整えることによ
り、所望の純銅のバンプ11が先端部に付いた銅製のリ
ード12を得ることができる。このリード12の基部に
は、バンプ11の厚さ、即ち純銅薄膜層3の元の厚さと
略々同一の厚さの純銅薄膜層3が残されたことになり、
前記残部の純銅薄膜層と相まって、リード12を一層補
強する役割をはたす。これらのバンプ付金属リード12
はタイバー用マスク5で覆われてエッチングされなかっ
た純銅薄膜層3及び高硬度銅薄膜層2からなるタイバー
で連結されている。Next, all the masks 4, 5, 6, 7,
8, 9 and 10 are removed (FIG. 5). Then, only the entire surface is further etched to adjust the surface properties, whereby a copper lead 12 having a desired pure copper bump 11 attached to the tip can be obtained. At the base of the lead 12, the thickness of the bump 11, that is, the pure copper thin film layer 3 having substantially the same thickness as the original thickness of the pure copper thin film layer 3 is left.
Together with the remaining pure copper thin film layer, it serves to further reinforce the lead 12. These metal leads 12 with bumps
Are connected by a tie bar composed of a pure copper thin film layer 3 and a high-hardness copper thin film layer 2 which are covered with the tie bar mask 5 and not etched.
【0013】次に、この発明のバンプ付金属リードの第
2の製造方法の実施例を説明する。図6乃至図13はこ
の発明の実施例であるバンプ付金属リード12の第2の
製造方法を示す工程図で、図6はこの発明のバンプ付金
属リードの製造方法に用いられるポリイミドフィルム製
のキャリアテープを示す図で、同図Aはそのテープの平
面図、同図Bは同図AのX1 ーX2 線上の一部拡大断面
図であり、図7は第2の工程を示す一部断面図、図8は
第3の工程を示す図で、同図Aは平面図、同図Bは図A
のX1 ーX2 線上の断面図、図9は第4の工程を示す断
面図、図10は第5の工程を示す断面図、図11は第6
の工程を示す断面図、図12は第7の工程を示す断面
図、図13は完成したこの発明のバンプ付金属リードの
平面図である。Next, an embodiment of a second method for manufacturing a metal lead with a bump according to the present invention will be described. 6 to 13 are process diagrams showing a second method of manufacturing the metal lead 12 with bumps according to the embodiment of the present invention. FIG. 6 is a process diagram of a polyimide film used in the method of manufacturing the metal lead with bumps of the present invention. FIG. 7A is a plan view of the carrier tape, FIG. 7B is a partially enlarged cross-sectional view taken along line X 1 -X 2 of FIG. 7A, and FIG. FIG. 8 is a view showing a third step, FIG. 8A is a plan view, and FIG.
X 1 over X 2 line sectional view of FIG. 9 is a sectional view showing a fourth step, FIG. 10 is a sectional view showing a fifth step, FIG. 11 is a sixth
FIG. 12 is a sectional view showing a seventh step, and FIG. 13 is a plan view of a completed metal lead with bumps of the present invention.
【0014】これらの図を用いて、この発明のバンプ付
金属リードの第2の製造方法の実施例を説明する。な
お、図1乃至図5と同一部分には同一の符号を付した。
図6において、13は厚さ約30〜70μmのポリイミ
ドフィルム製のキャリアテープであって、このキャリア
テープ13には、中央部に四辺形、この実施例では長方
形の穴14と、この穴14の四辺を囲むように、その各
辺と平行に梯形状の穴15とを金型で打ち抜いて開けて
構成した単位リードキャリア16が複数、その長手方向
に形成されている。以後の説明には、この単位リードキ
ャリア16一個のみを図示して説明する。An embodiment of the second method for manufacturing a metal lead with a bump according to the present invention will be described with reference to these drawings. The same parts as those in FIGS. 1 to 5 are denoted by the same reference numerals.
In FIG. 6, reference numeral 13 denotes a carrier tape made of a polyimide film having a thickness of about 30 to 70 μm. The carrier tape 13 has a quadrangular shape in the center, a rectangular hole 14 in this embodiment, and a rectangular hole 14. A plurality of unit lead carriers 16 are formed in the longitudinal direction by punching and opening a trapezoidal hole 15 with a mold in parallel with each side so as to surround the four sides. In the following description, only one unit read carrier 16 will be illustrated and described.
【0015】図7に示した第2の工程では、前記の単位
リードキャリア16を、図1に示めしたクラッド板1の
高硬度銅薄膜層2の面に接着する。In the second step shown in FIG. 7, the unit lead carrier 16 is bonded to the surface of the high-hardness copper thin film layer 2 of the clad plate 1 shown in FIG.
【0016】次に、第3の工程では、図8Aに示したよ
うな所望数のリード用マスク4を、クラッド板1の純銅
薄膜層3の面上にフォトレジスト技法で形成する。この
場合、リード用マスク4の先端部4a及び4bは、高硬
度銅薄膜層2の面上に接着した単位リードキャリア16
(点線で示した)の穴14に十分に臨むように延長し、
またリード用マスク4の中央部は穴15を跨ぐように形
成する。リード用マスク4の幅は100〜200μm程
度、ピッチは200μm程度、そしてマスクの厚さは7
00ナノメータ程度である。図8Bは図AのX1 ーX2
線上の断面図であるが、単位リードキャリア16の前面
にもフォトレジスト技法でマスク17を形成する。Next, in a third step, a desired number of lead masks 4 as shown in FIG. 8A are formed on the surface of the pure copper thin film layer 3 of the clad plate 1 by a photoresist technique. In this case, the tip portions 4a and 4b of the lead mask 4 are connected to the unit lead carrier 16 adhered on the surface of the high-hardness copper thin film layer 2.
Extending enough to face the hole 14 (indicated by the dotted line),
The central portion of the lead mask 4 is formed so as to straddle the hole 15. The width of the read mask 4 is about 100 to 200 μm, the pitch is about 200 μm, and the thickness of the mask is 7 μm.
It is about 00 nanometers. FIG. 8B shows X 1 -X 2 of FIG.
Although shown in the sectional view on the line, a mask 17 is also formed on the front surface of the unit lead carrier 16 by a photoresist technique.
【0017】このようにマスク4及び17を形成した
後、次の第4の工程では、図9に示したように、マスク
4で覆われていない部分の純銅薄膜層3をエッチングす
る。そうすると、エッチングされた窪み18が穴14上
に形成される。After the masks 4 and 17 are formed in this manner, in the next fourth step, the pure copper thin film layer 3 not covered with the mask 4 is etched as shown in FIG. Then, an etched depression 18 is formed on the hole 14.
【0018】次に、図10に示すように、第5の工程と
して、リード用マスク4を除去し、リード用マスク4の
先端部4a及び4bに相当する完全なリード12になる
前の純銅薄膜層3上にバンプ用マスク7を、やはりフォ
トレジスト技法で形成する。Next, as shown in FIG. 10, in a fifth step, the lead mask 4 is removed, and the pure copper thin film before forming a complete lead 12 corresponding to the tips 4a and 4b of the lead mask 4 is formed. A bump mask 7 is formed on the layer 3 also by a photoresist technique.
【0019】そして、第6の工程として、図11に示す
ように、エッチングを施し、窪み18の部分を高硬度銅
薄膜層2に達するまで一層エッチングして、リード12
の先端部を形成し、他のリード12の部分は純銅薄膜層
3が僅かに残る程度迄エッチングする。そうすると、図
示のようにバンプ11が形成される。As a sixth step, as shown in FIG. 11, etching is performed to further etch the recess 18 until it reaches the high-hardness copper thin film layer 2, and the lead 12 is etched.
And the other lead 12 is etched until the pure copper thin film layer 3 slightly remains. Then, the bump 11 is formed as shown.
【0020】その後、第7の工程として、図12に示す
ように、バンプ用マスク7を除去し、単位リードキャリ
ア16に付いたこの発明のバンプ付金属リード12が得
られる。図13はこの単位リードキャリア16で保持さ
れたバンプ付金属リード12の、単位リードキャリア1
6の面から見た平面図である。実際には、このような単
位リードキャリア16がキャリアテープ13の長手方向
に等間隔で形成、配列されるものである。なお、この第
2の製造方法でも、リード用マスク4の形成法、形状に
より、前記第1の製造方法で形成したリード12の基部
を補強するように構成することができる。Thereafter, as a seventh step, as shown in FIG. 12, the bump mask 7 is removed, and the bumped metal leads 12 of the present invention attached to the unit lead carrier 16 are obtained. FIG. 13 shows the unit lead carrier 1 of the metal leads 12 with bumps held by the unit lead carrier 16.
FIG. 6 is a plan view as seen from the plane No. 6; Actually, such unit lead carriers 16 are formed and arranged at equal intervals in the longitudinal direction of the carrier tape 13. In the second manufacturing method, the base of the lead 12 formed by the first manufacturing method can be reinforced by the forming method and the shape of the lead mask 4.
【0021】更に次に、この発明のバンプ付金属リード
の第3の製造方法の実施例を説明する。図14乃至図2
0はこの発明の実施例であるバンプ付金属リード12の
第3の製造方法を示す工程図で、図14は図7と同一で
あって、第1の工程を示す断面図、図15は第2の工程
を示す一部断面図、図16は第3の工程を示す図、図1
7は第4の工程を示す断面図、図18は第5の工程を示
す断面図、図19は第6の工程を示す断面図、図20は
第7の工程を示す断面図である。Next, an embodiment of a third method of manufacturing a metal lead with a bump according to the present invention will be described. 14 to 2
0 is a process drawing showing a third manufacturing method of the bumped metal lead 12 according to the embodiment of the present invention. FIG. 14 is the same as FIG. 7 and is a cross-sectional view showing the first step, and FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing a second step, FIG. 16 is a view showing a third step, FIG.
7 is a sectional view showing a fourth step, FIG. 18 is a sectional view showing a fifth step, FIG. 19 is a sectional view showing a sixth step, and FIG. 20 is a sectional view showing a seventh step.
【0022】これらの図を用いて、以下この発明のバン
プ付金属リードの第3の製造方法の実施例を説明する。
図14は図7と同一で、工程の説明上再掲したが、構成
は同一であるのでその説明は省略する。図15は第2の
工程を示すもので、第1のマスキングとして、純銅薄膜
層3の面上の所定の場所に、やはりフォトレジスト技法
でバンプ用マスク7と、単位リードキャリア16の全面
にマスク17を形成する。With reference to these drawings, an embodiment of a third method of manufacturing a metal lead with a bump according to the present invention will be described below.
FIG. 14 is the same as FIG. 7 and is shown again for the description of the process. FIG. 15 shows the second step. As a first masking, a mask 7 for bumps and a mask on the entire surface of the unit lead carrier 16 are also formed at predetermined positions on the surface of the pure copper thin film layer 3 by the photoresist technique. 17 is formed.
【0023】次に、第3の工程として、図16に示すよ
うに、第2のマスキングとして、バンプ用マスク7を覆
うように、やはりフォトレジスト技法によりリード用マ
スク4を形成する。Next, as a third step, as shown in FIG. 16, as a second masking, a lead mask 4 is formed also by a photoresist technique so as to cover the bump mask 7.
【0024】このようにマスキングをした後、第1の工
程として、図17に示すように、純銅薄膜層3のマスク
されていない部分をエッチングし、窪み18を形成す
る。After masking in this manner, as a first step, the unmasked portion of the pure copper thin film layer 3 is etched to form a depression 18, as shown in FIG.
【0025】次に、第4の工程として、図18に示すよ
うに、第2のマスキングを除去し、第5の工程として、
図19に示すように、更に前記窪み18のエッチングを
行って、高硬度銅薄膜層2を削り、また純銅薄膜層3を
僅かに残るようにエッチングして、バンプ用マスク7で
覆われた先端部4a、4bにバンプ11を形成する。Next, as a fourth step, as shown in FIG. 18, the second masking is removed, and as a fifth step,
As shown in FIG. 19, the dent 18 is further etched to cut the high-hardness copper thin film layer 2 and the pure copper thin film layer 3 is etched so as to slightly remain. The bumps 11 are formed on the portions 4a and 4b.
【0026】そして最後に、第6の工程として、図20
に示すように、第1のマスキングであるバンプ用マスク
7及びマスク17を除去することにより、この発明のバ
ンプ付金属リード12が単位リードキャリア16に保持
された状態で得ることができる。この出来上がったバン
プ付金属リード12の平面図は図13と同一であるので
省略する。Finally, as a sixth step, FIG.
As shown in (1), by removing the bump mask 7 and the mask 17 which are the first masking, the metal leads 12 with bumps of the present invention can be obtained in a state held by the unit read carrier 16. The plan view of the completed metal lead with bump 12 is the same as FIG.
【0027】このような3通りの製造方法で製造したこ
の発明のバンプ付金属リード12は、いずれも半導体チ
ップに形成されているアルミニューム製のパッドに、純
銅のバンプ11が接合するように、加圧、加熱或いは超
音波振動を加えながらボンディングすることができる。
ボンディングされた半導体チップとリードの先端部4
a、4b付近は、例えば、樹脂でモールド成形され、図
2においては、タイバーとフレームを切り落とし、図1
3においては、穴15の長辺に沿って切り落として、リ
ード12の前記先端部4a、4bとは反対側の先端部を
自由端とし、その後これらの自由端のリードを折り曲げ
てICパッケージを完成させることができる。また、図
13で図示したようなテープ状のキャリアに保持された
リード12はテープオートメイテッドボンディング(T
AB)法で半導体チップをプリント配線基板面に直接取
り付けることもできる。The bumped metal leads 12 of the present invention manufactured by the above-described three manufacturing methods are formed such that the pure copper bumps 11 are bonded to the aluminum pads formed on the semiconductor chip. Bonding can be performed while applying pressure, heating, or ultrasonic vibration.
Bonded semiconductor chip and tip 4 of lead
In the vicinity of a and 4b, for example, resin molding is performed. In FIG. 2, the tie bar and the frame are cut off.
In step 3, the tip of the lead 12 is cut off along the long side of the hole 15, and the tip of the lead 12 opposite to the tip 4a, 4b is made a free end. Thereafter, the lead at the free end is bent to complete the IC package. Can be done. The leads 12 held on a tape-shaped carrier as shown in FIG.
The semiconductor chip can be directly attached to the surface of the printed wiring board by the AB) method.
【0028】前記エッチングは、通常、化学的なエッチ
ング法を用いるものであるが、粒径が1μm程度の砥粒
の微粉体を含む固気2相混合流をビーム状にして噴射
し、被加工物をエッチングする、所謂パウダー・ビーム
・エッチング法を用いると、良好な加工面の表面性状、
表面構造が得られる。特に、本出願人が平成2年12月
5日に出願した特願平2ー400410「物体の表面加
工方法」に記載したパウダー・ビーム・エッチング法
は、この発明のバンプ付金属リード12の製造に好適で
ある。The etching is usually performed by a chemical etching method, and a gas-solid two-phase mixed flow containing fine abrasive particles having a particle diameter of about 1 μm is jetted in a beam form to be processed. When a so-called powder beam etching method for etching an object is used, good surface properties of the processed surface,
A surface structure is obtained. In particular, the powder beam etching method described in Japanese Patent Application No. 2-400410 “Method for processing the surface of an object” filed on Dec. 5, 1990 by the present applicant is capable of manufacturing the metal lead 12 with bumps according to the present invention. It is suitable for.
【0029】[0029]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、この発
明のバンプ付金属リードは、そのバンプの純銅のビッカ
ース硬度が40〜80であり、一方半導体チップの電極
のアルミのそれは20〜50であるので、両者は非常に
接合し易く、それ故、接合時に半導体チップに悪影響を
与えない。また、同一のクラッド材から製造したので、
リードが反らない。更にまた、リードの基部等を所望の
強度を以て構成さすことができる。また、この発明の製
造方法についても、製造過程で加熱することがないの
で、金属リードを酸化させたり、変形させることがな
く、更にまた、同一のクラッド材を使用するので、エッ
チング液、エッチング速度等エッチング処理に神経を過
度に使わずに済む。そして更にまた、マスキングにより
バンプの形状を自由に変えることができるので、小さい
程良い接合が得られることから、微細化ボンディングに
対応することができる。そして更にまた、製造設備にそ
れほど費用を掛けることなく、しかも量産化できるの
で、製造コストを下げることができる等数々の効果があ
る。As is apparent from the above description, the bumped metal lead of the present invention has a Vickers hardness of 40 to 80 of pure copper of the bump, while the aluminum of the electrode of the semiconductor chip has a Vickers hardness of 20 to 50. As a result, the two are very easy to join, and therefore do not adversely affect the semiconductor chip at the time of joining. Also, because it was manufactured from the same clad material,
Lead does not warp. Furthermore, the base of the lead and the like can be configured with a desired strength. Also, in the manufacturing method of the present invention, since the heating is not performed in the manufacturing process, the metal leads are not oxidized or deformed, and the same clad material is used. The nerve is not excessively used for the isoetching process. Furthermore, since the shape of the bumps can be freely changed by masking, a smaller bonding can provide better bonding, and thus can be applied to miniaturized bonding. Furthermore, since the production equipment can be mass-produced without incurring much cost, there are many effects such as a reduction in the production cost.
【図1】この発明のバンプ付金属リードの第1の製造方
法に用いられるクラッド板の斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of a clad plate used in a first method of manufacturing a metal lead with a bump according to the present invention.
【図2】第2の工程を示し、同図Aはクラッド板の上面
図、同図Bは同下面図、同図Cは同図AのX1 ーX2 線
上の断面図である。2A and 2B show a second step, wherein FIG. A is a top view of the clad plate, FIG. B is a bottom view thereof, and FIG. C is a cross-sectional view taken along line X 1 -X 2 of FIG.
【図3】第3の工程を示す一部断面図である。FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing a third step.
【図4】第4の工程を示す一部断面図である。FIG. 4 is a partial cross-sectional view showing a fourth step.
【図5】第5の工程を示す一部断面図である。FIG. 5 is a partial sectional view showing a fifth step.
【図6】この発明のバンプ付金属リードの第2の製造方
法に用いられるポリイミドフィルム製のキャリアテープ
を示す図で、同図Aはそのテープの平面図、同図Bは同
図AのX1 ーX2 線上の一部拡大断面図である。FIGS. 6A and 6B are views showing a polyimide film carrier tape used in the second method of manufacturing the bumped metal lead of the present invention, wherein FIG. A is a plan view of the tape, and FIG. is a partially enlarged cross-sectional view of one over X 2 line.
【図7】第2の工程を示す一部断面図である。FIG. 7 is a partial cross-sectional view showing a second step.
【図8】第3の工程を示す図で、同図Aは平面図、同図
Bは図AのX1 ーX2 線上の断面図である。[8] a view showing a third step, the Figure A is a plan view, FIG. B is a sectional view of X 1 over X 2 line of Figure A.
【図9】第4の工程を示す断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view showing a fourth step.
【図10】第5の工程を示す断面図である。FIG. 10 is a sectional view showing a fifth step.
【図11】第6の工程を示す断面図である。FIG. 11 is a sectional view showing a sixth step.
【図12】第7の工程を示す断面図である。FIG. 12 is a sectional view showing a seventh step.
【図13】完成したこの発明のバンプ付金属リードの平
面図である。FIG. 13 is a plan view of the completed metal lead with bump of the present invention.
【図14】この発明のバンプ付金属リードの第3の製造
方法に用いられるキャリアテープをクラッド板に接着し
た図7と同一であって、第1の工程を示す断面図であ
る。FIG. 14 is a cross-sectional view showing a first step, which is the same as FIG. 7 in which a carrier tape used in a third method for manufacturing a metal lead with bumps of the present invention is adhered to a clad plate.
【図15】第2の工程を示す一部断面図である。FIG. 15 is a partial cross-sectional view showing a second step.
【図16】第3の工程を示す断面図である。FIG. 16 is a cross-sectional view showing a third step.
【図17】第4の工程を示す断面図である。FIG. 17 is a cross-sectional view showing a fourth step.
【図18】第5の工程を示す断面図である。FIG. 18 is a sectional view showing a fifth step.
【図19】第6の工程を示す断面図である。FIG. 19 is a sectional view showing a sixth step.
【図20】第7の工程を示す断面図である。FIG. 20 is a cross-sectional view showing a seventh step.
【図21】従来の銅バンプ付金属リードの製造方法を示
す断面図である。FIG. 21 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing a conventional metal lead with a copper bump.
【図22】従来の銅バンプ付金属リードを半導体チップ
に接合した場合の側面図である。FIG. 22 is a side view when a conventional metal lead with a copper bump is bonded to a semiconductor chip.
1 クラッド板 2 高硬度銅薄膜層 3 純銅薄膜層 4 リード用マスク 4a 先端部 4b 先端部 5 タイバー用マスク 6 フレーム用マスク 7 バンプ用マスク 8 リード基部用マスク 9 タイバー用マスク 10 フレーム用マスク 11 バンプ 12 リード 13 キャリアテープ 14 穴 15 穴 16 単位リードキャリア 17 マスク 18 窪み DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cladding plate 2 High hardness copper thin film layer 3 Pure copper thin film layer 4 Lead mask 4a Tip 4b Tip 5 Tie bar mask 6 Frame mask 7 Bump mask 8 Lead base mask 9 Tie bar mask 10 Frame mask 11 Bump 12 Lead 13 Carrier Tape 14 Hole 15 Hole 16 Unit Lead Carrier 17 Mask 18 Depression
Claims (6)
からなるバンプをクラッド接合したバンプ付金属リード
であって、 前記リードの中央部に前記純銅のバンプの厚みより薄い
純銅層を残存させて、前記リードを補強したことを特徴
とするバンプ付金属リード。 1. A metal lead with bumps in which a bump made of pure copper is clad-bonded to the tip of a lead made of high-hardness copper, and a pure copper layer thinner than the thickness of the pure copper bump remains at the center of the lead. A metal lead with bumps, wherein the lead is reinforced.
の純銅層を残存させて、前記リードを補強したことを特
徴とする請求項1に記載のバンプ付金属リード。2. The metal lead with bump according to claim 1, wherein the lead is reinforced by leaving a pure copper layer identical to the pure copper of the bump at the base of the lead.
を形成したクラッド板にリード用マスクと該マスクと対
応してバンプ用マスクを施し、その後前記両マスクで覆
われていない部分の高硬度銅及び純銅をエッチングで除
去及び一部除去し、そしてその後前記両マスクを除去す
ることからなるバンプ付金属リードの製造方法。3. A lead mask and a bump mask corresponding to the mask are applied to a clad plate having a high hardness copper thin film and a low hardness pure copper thin film formed thereon. 2. A method for manufacturing a metal lead with bumps, comprising removing and partially removing high-hardness copper and pure copper by etching, and then removing the two masks.
面にはリード用マスクを施し、該マスクと対応して、前
記純銅薄膜層面にはバンプ用マスクを施し、その後前記
両マスクで覆われていない部分の高硬度銅及び純銅をエ
ッチングで除去及び一部除去し、そしてその後前記両マ
スクを除去することからなる請求項3に記載のバンプ付
金属リードの製造方法。4. A mask for a lead is provided on the surface of the high-hardness copper thin film layer of the clad plate, and a mask for a bump is provided on the surface of the pure copper thin film layer in correspondence with the mask. 4. The method of manufacturing a metal lead with a bump according to claim 3 , comprising removing and partially removing high-hardness copper and pure copper in an uncovered portion, and then removing the two masks.
には複数の単位リードキャリアが形成されたキャリアテ
ープを接着して全面にマスクを施し、該単位リードキャ
リアに対応して、前記純銅薄膜層の面にはリード用マス
クを施して前記純銅薄膜層をエッチングし、その後該リ
ード用マスクを除去して、該リード用マスクによって残
った前記純銅薄膜層の先端部にバンプ用マスクを施し、
その後再度該バンプ用マスクで覆われていない純銅薄膜
層及び前記高硬度銅薄膜層をエッチングし、その後全て
のマスクを除去することを特徴とする請求項3に記載の
バンプ付金属リードの製造方法。5. A carrier tape having a plurality of unit lead carriers formed thereon is adhered to the surface of the high-hardness copper thin film layer of the clad plate, and a mask is applied to the entire surface. A mask for lead is applied to the surface of the thin film layer to etch the pure copper thin film layer. Thereafter, the mask for lead is removed, and a mask for bump is applied to the tip of the pure copper thin film layer remaining by the lead mask. ,
4. The method for manufacturing a metal lead with bump according to claim 3 , wherein the pure copper thin film layer not covered with the bump mask and the hard copper thin film layer are etched again, and thereafter all the masks are removed. .
は複数の単位リードキャリアが形成されたキャリアテー
プを接着して全面にマスクを施し、該単位リードキャリ
アに対応して、前記純銅薄膜層の面にはバンプ用マスク
を施し、更に該バンプ用マスクを覆い、前記純銅薄膜層
面にも延長するようにリード用マスクを施して前記純銅
薄膜層をエッチングし、その後該リード用マスクを除去
して更にエッチングを行い、前記リード用マスクによっ
て残った前記純銅薄膜層及び前記高硬度銅薄膜層をエッ
チングし、その後全てのマスクを除去することを特徴と
する請求項3に記載のバンプ付金属リードの製造方法。6. A carrier tape having a plurality of unit lead carriers formed thereon is adhered to the surface of the high-hardness copper thin film layer of the clad plate, and a mask is applied to the entire surface. A mask for bumps is applied to the surface of the thin film layer, the mask for bumps is further covered, a mask for leads is applied so as to extend also to the surface of the pure copper thin film layer, and the pure copper thin film layer is etched. 4. The bump-equipped bump according to claim 3 , wherein the etching is performed by removing and further etching the pure copper thin film layer and the high-hardness copper thin film layer remaining by the lead mask, and thereafter removing all the masks. 5. Manufacturing method for metal leads.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03061409A JP3116395B2 (en) | 1991-03-26 | 1991-03-26 | Metal lead with bump and method of manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03061409A JP3116395B2 (en) | 1991-03-26 | 1991-03-26 | Metal lead with bump and method of manufacturing the same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04296031A JPH04296031A (en) | 1992-10-20 |
JP3116395B2 true JP3116395B2 (en) | 2000-12-11 |
Family
ID=13170301
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP03061409A Expired - Fee Related JP3116395B2 (en) | 1991-03-26 | 1991-03-26 | Metal lead with bump and method of manufacturing the same |
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JP (1) | JP3116395B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1518816B (en) * | 2001-06-22 | 2010-04-28 | 欧姆龙株式会社 | Safety network system and safety slave |
-
1991
- 1991-03-26 JP JP03061409A patent/JP3116395B2/en not_active Expired - Fee Related
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