JP3642034B2

JP3642034B2 - 半導体装置用テープキャリア及びその製造方法

Info

Publication number: JP3642034B2
Application number: JP2001086910A
Authority: JP
Inventors: 久則秋野; 聡珍田
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 2001-03-26
Filing date: 2001-03-26
Publication date: 2005-04-27
Anticipated expiration: 2021-03-26
Also published as: JP2002289650A

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半導体装置用テープキャリア、特にポリイミド樹脂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スズめっき層を形成した半導体装置用テープキャリア及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶ディスプレイ駆動用ＩＣ等を実装する半導体装置用テープキャリアにおいて、ポリイミド樹脂に銅被覆を施す方法としては、従来はポリイミド樹脂と銅箔とを接着剤によって貼り合せる方法が採用されていた。すなわち、従来の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７を介して銅箔３を貼り合わせ、この銅箔をパターニングして銅リード８を含む配線パターンを形成する。そして、この銅リード８に安定した接合性を与えるために、配線パターン上に無電解スズめっき層４を施した構造である。
【０００３】
ただし、この構造によるときは、耐熱性に優れたポリイミド樹脂を使用しているにも拘わらず、テープキャリア全体としての耐熱性が、接着剤の性能に制限されてしまう。そこで、最近ではポリイミド樹脂表面に接着剤を介さずに直接銅箔を被覆する方法が開発され実施されている。この方法はポリイミド樹脂表面にスパッタリング等によって直接銅皮膜層を形成させるものである。
【０００４】
しかし、スパッタリング等によりポリイミド樹脂表面に直接銅被覆を施す方法では、銅箔と樹脂フィルムとの密着性に劣る。そこで、最近では実装技術の高密度化、微細ピッチ化、軽量化の観点も考慮し、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ている。
【０００５】
上記したテープキャリアの半導体素子への実装作業を、例えば本発明の実施形態に係る図２を併用して説明するに、半導体素子（ＩＣチップ）５をデバイスホールに位置するように配置し、デバイスホールに突出したリード８のインナーリードと半導体素子５の電極を位置合わせした後、ボンディングツールにより圧着する。半導体素子５の電極には金バンプ６が形成されており、加熱された状態で銅リード８に圧着されるとスズめっきが溶融し、金−スズ合金が形成し、電極とインナーリードが接合される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような材料、つまり図４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を介し電解法により銅箔３を形成した材料に、銅の錯化剤を含有するめっき液を使用した置換析出型の無電解めっきを行なって無電解スズめっき層４を施すと、リード８の側面８ａのニッケルスパッタ層２と銅の界面において、図５の写真のコピーに示すようにスズ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。
【０００７】
一般に無電解スズ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ものと思われる。
【０００８】
また、この部分に発生したスズめっきはインナーリードボンディング時にスズが溶融せず、金−スズ接合が不十分となり、接合不良を引き起こす場合がある。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、無電解スズめっきを施す際のリード側面のスズの過剰析出を防止し、高い信頼性を有する半導体装置用テープキャリアとその製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、次のように構成したものである。
【００１１】
請求項１の発明に係る半導体装置用テープキャリアは、ポリイミド樹脂上にニッケルスパッタ層を介して設けた銅皮膜をパターニングして銅リードを含む配線パターンを形成し、その配線パターン上にスズめっき層を形成した半導体装置用テープキャリアにおいて、スズめっきの前処理で銅リード下方からはみ出したニッケルスパッタ層を除去したことを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明に係る半導体装置用テープキャリアの製造方法は、ポリイミド樹脂上にニッケルスパッタ層を介して設けた銅皮膜をパターニングして銅リードを含む配線パターンを形成し、その配線パターン上に、錯化剤を含有するめっき液を使用した置換析出型の無電解めっきによりスズめっき層を形成する半導体装置用テープキャリアの製造方法において、スズめっきの前処理として、前記銅リード下方からはみ出しているニッケルスパッタ層を前処理剤により除去することを特徴とする。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項２記載の半導体装置用テープキャリアの製造方法において、前記前処理剤が、硝酸、過酸化水素、エチレンジアミン、ニトロベンゼンスルホン酸ナトリウム、メルカプトベンゾチアゾールの組成で建浴した酸洗液から成ることを特徴とする。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項２記載の半導体装置用テープキャリアの製造方法において、前記前処理剤が、エチレンジアミン、クエン酸、ニトロベンゼンスルホン酸ナトリウム、ジチオカルバミン酸の組成で建浴した酸洗液から成ることを特徴とする。
【００１５】
＜作用＞
めっき液中の金属イオンが置換反応によって被めっき物表面に析出するいわゆる置換析出型の無電解めっきは、被めっき物がめっき液中にカチオンとして溶出することにより発生した電子と、めっき液中に存在するめっき金属のイオンが結合して被めっき物に金属皮膜を形成するものである。すなわち、置換析出型の無電解めっき皮膜の析出には被めっき物のめっき液中へのカチオンとしての溶出を伴うものである。
【００１６】
通常、このような置換析出反応は被めっき物のイオン化傾向がめっき金属のイオン化傾向よりも大きくてはならない。例えば、被めっき物が銅であり、めっき金属がスズである場合には理論上はスズの置換析出は起こらないことになる。しかしながら、このような場合においても、無電解めっき液中にチオ尿素等の銅の錯化剤を含有させることにより、被めっき物から銅をカチオンとして液中に強制的に溶出させ、スズイオンを金属スズとして析出させることが可能である。
【００１７】
そして、上記したスズの置換析出の際には、前述したように被めっき物から銅がカチオンとして溶出する反応を伴うものであることには何等変りはない。この場合、銅の溶出は被めっき物の物理的に不安定な形状をした部分から選択的に発生する。すなわち、被めっき物とポリイミド樹脂の界面や被めっき物の端部等の溶出が優先的に発生し、特に銅とポリイミド樹脂のような異種物質複合体の界面に僅かでも隙間が生じている場合には、この複合体が銅の錯化剤を含有するめっき液のような腐食性雰囲気に曝されるとポリイミドとの界面に存在する銅の隙間腐食による溶出が発生する傾向が高くなる。
【００１８】
かかる理由から、ポリイミド樹脂上にニッケルスパッタ層を介して設けた銅箔をパターニングして銅リードを含む配線パターンを形成し、その配線パターン上に、錯化剤を含有するめっき液を使用した置換析出型の無電解めっきによりスズめっき層を形成した半導体用テープキャリアの場合、ニッケルスパッタ層の存在が、リード側面のニッケルスパッタ層と銅の界面に、スズの異常析出を誘発することになる。
【００１９】
そこで本発明では、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スズめっきを防止する方法として、スズめっきの前処理で、硝酸と過酸化水素の混合液のような前処理液を用いて前処理することで、リード側面に残存しているニッケルスパッタ層を除去し、スズの異常反応を抑制する。これによりスズめっき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。ここで銅の溶解を防ぐのに上記前処理剤はインヒビターとして添加剤にメルカプトベンゾチアゾール、ジチオカルバミン酸のいずれかを添加させることが望ましい。
【００２０】
【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。
【００２１】
図１において、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を介して設けた銅箔３をエッチングによりパターニングして銅リード８を含む配線パターンを形成する（図１（ａ））。このときリード側面８ａには、銅のエッチングの際に、銅がエッチングされることで、銅リード８下方からニッケルスパッタ層２の一部がはみ出し部２ａとして残る。
【００２２】
次に、スズめっきの前処理として、硝酸と過酸化水素の混合液のような前処理液を用いて処理することで、リード側面にはみ出し部２ａとして残存しているニッケルスパッタ層を剥離除去する（図１（ｂ））。
【００２３】
次いで、その配線パターン上に、銅の錯化剤を含有するめっき液を使用した置換析出型の無電解めっきによりスズめっき層を形成する（図１（ｃ））。
【００２４】
前処理剤は、皮膜溶解剤、酸化剤、安定剤、腐食抑制剤、界面活性剤、添加剤、錯化剤、アミン化合物のいずれか一つ以上で構成する。ここで、上記皮膜溶解剤は、シアン化合物、硝酸、塩酸、硫酸、リン酸、酢酸、シュウ酸、クロム酸、クエン酸、ギ酸のいずれか一つ以上を含むものであればよい。また上記酸化剤は、過酸化水素、ニトロベンゼンスルホン酸ナトリウム、ペルオキソ硫酸塩、ニトロ化合物、硝酸塩のいずれかひとつ以上を含むものであればよい。そして、上記添加剤は、メルカプトベンゾチアゾール、ジチオカルバミン酸のいずれか一つを含めばよい。
【００２５】
このようにスズめっきの前処理として、リード側面８ａにおいて銅リード８下方からはみ出しているニッケルスパッタ層２を除去しておくと、無電解めっきによりスズめっきする際に、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スズめっきを防止することができる。
【００２６】
このようにして製造されたテープキャリアの半導体素子（ＩＣチップ）への実装形態を図２に示す。これは、ＣＯＦ（Chip On Film）用のＴＡＢテープとして適用した例であり、半導体素子（液晶ディスプレイ駆動用ＩＣチップ）５をデバイスホールに位置するように配置し、デバイスホールに突出したリード８のインナーリードと半導体素子５の電極を位置合わせした後、ボンディングツールにより圧着する。半導体素子５の電極には金バンプ６が形成されており、加熱された状態で銅リード８に圧着されるとスズめっきが溶融し、金−スズ合金が形成し、電極とインナーリードが良好に接合される。
【００２７】
【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（銅皮膜）が形成され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８を含む配線パターンを作製した。
【００２８】
その後、銅表面を脱脂、酸洗いにより正常化させた。ここで酸洗液として、３５％硝酸２００ｍｌ／ｌ、過酸化水素５０ｍｌ／ｌ、エチレンジアミン２００ｍｌ／ｌ、ニトロベンゼンスルホン酸ナトリウム５０ｇ／ｌ、メルカプトベンゾチアゾール０．６ｇ／ｌの組成で建浴した液を用い、液温５５℃、処理時間０ｓ、１０ｓ、２０ｓ、４０ｓ、６０ｓ処理した。
【００２９】
次に、配線パターン上に、銅の錯化剤を含有するめっき液を使用した置換析出型の無電解めっきによりスズめっき層４を形成した。この無電解スズめっきは、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。
【００３０】
このように作製したテープキャリアを、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、折出部の長さを測定した。異常析出有無の判定は、リード全面に異常析出無し：○、リード部有り：△、リード全面異常析出有り：×、とした。これらの結果を表１（酸洗条件とスズめっき異常析出性）に示す。
【００３１】
【表１】

【００３２】
表１の結果より、酸洗時間が２０ｓ以上であれば、リード側面にスズの異常析出は発生しない。
【００３３】
＜実施例２＞
実施例１と同様に、酸洗液に、エチレンジアミン１２０ｍｌ／ｌ、クエン酸９０ｇ／ｌ、ニトロベンゼンスルホン酸ナトリウム９０ｇ／ｌ、ジチオカルバミン酸０．６ｇ／ｌの組成で建浴した混合液を用いて、液温５５℃、処理時間０ｓ、１０ｓ、２０ｓ、４０ｓ、６０ｓで処理した後、銅の錯化剤を含有するめっき液を使用した置換析出型の無電解めっきにより無電解スズめっき層４の形成を行い、異常析出性を評価した。
【００３４】
このように作製したＴＡＢテープ材の異常析出性を評価した結果を表２（酸洗条件とスズめっき異常析出性）に示す。
【００３５】
【表２】

【００３６】
表２の結果より、実施例１と同様に酸洗時間が２０ｓ以上であれば、リード側面にスズの異常析出は発生しない。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、次のような優れた効果が得られる。
【００３８】
本発明によれば、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電解銅めっきにより形成されたテープキャリアに、無電解スズめっきを施す場合、リード側面に残っているニッケルスパッタ層を除去するので、スズめっき時にリード側面に発生する異常析出を防止することが可能である。
【００３９】
これにより、スズめっき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。ここで上記前処理剤には、インヒビターとして添加剤にメルカプトベンゾチアゾール、ジチオカルバミン酸のいずれかを添加させることにより、銅の溶解を有効に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のテープキャリアの製造方法を示す断面図である。
【図２】本発明のテープキャリアに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】従来のテープキャリアの構造を示す断面図である。
【図４】従来のテープキャリアの構造を示す断面図である。
【図５】ニッケルスパッタ層の存在に誘発されて銅リード側部に析出されるスズめっき異常部のＳＥＭ写真のコピーである。
【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
２ａはみ出し部
３銅箔
４無電解スズめっき層
５半導体素子（ＩＣチップ）
６金バンプ
７接着剤層
８リード
８ａ側面

Claims

ポリイミド樹脂上にニッケルスパッタ層を介して設けた銅皮膜をパターニングして銅リードを含む配線パターンを形成し、その配線パターン上にスズめっき層を形成した半導体装置用テープキャリアにおいて、
スズめっきの前処理で銅リード下方からはみ出したニッケルスパッタ層を除去したことを特徴とする半導体装置用テープキャリア。
ポリイミド樹脂上にニッケルスパッタ層を介して設けた銅皮膜をパターニングして銅リードを含む配線パターンを形成し、その配線パターン上に、銅の錯化剤を含有するめっき液を使用した置換析出型の無電解めっきによりスズめっき層を形成する半導体装置用テープキャリアの製造方法において、
スズめっきの前処理として、前記銅リード下方からはみ出しているニッケルスパッタ層を前処理剤により除去することを特徴とする半導体装置用テープキャリアの製造方法。
前記前処理剤が、硝酸、過酸化水素、エチレンジアミン、ニトロベンゼンスルホン酸ナトリウム、メルカプトベンゾチアゾールの組成で建浴した酸洗液から成ることを特徴とする請求項２記載の半導体装置用テープキャリアの製造方法。
前記前処理剤が、エチレンジアミン、クエン酸、ニトロベンゼンスルホン酸ナトリウム、ジチオカルバミン酸の組成で建浴した酸洗液から成ることを特徴とする請求項２記載の半導体装置用テープキャリアの製造方法。