(57)【要約】【課題】フィルム基材の一方の側にピッチ拡大用の配線パターンが形成され、当該配線と載置された半導体素子の電極とがワイヤーボンディング接続がなされ、他方の側にプリント基板と接続するアレイ状の接続用端子を具備するＴ−ＢＧＡ対する、好適な放熱構造及びその製造方法の提供。【解決手段】少なくとも、接着層が積層された耐熱性樹脂フィルムをプレス用金型で打ち抜いて前記耐熱性樹脂フィルムに開口部を形成する工程、銅箔と開口部の形成された前記耐熱性樹脂フィルムとを接着層により貼り合わせる工程、及び前記耐熱性樹脂フィルム開口部を被覆する前記銅箔を、銅箔側からパンチ用金型で下金型に向け押し込み変形させることにより鍋底状の凹陥部を形成する工程、とを含むテープキャリアの製造方法であって、該凹陥部の深さは耐熱性樹脂フィルムの肉厚に略等しい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、耐熱性樹脂フィルム、接着層及び銅箔層をこの順に積層したテープキャリアであって、銅箔層は、耐熱性樹脂フィルムに設けた開口部に収容される、深さが前記耐熱性樹脂フィルムの肉厚に等しい鍋底状の凹陥部を有することを特徴とするテープキャリア。
【請求項２】
少なくとも、接着層が積層された耐熱性樹脂フィルムをプレス用金型で打ち抜いて前記耐熱性樹脂フィルムに開口部を形成する工程、銅箔と開口部の形成された前記耐熱性樹脂フィルムとを接着層により貼り合わせる工程、及び前記耐熱性樹脂フィルム開口部を被覆する前記銅箔を、銅箔側からパンチ用金型で下金型に向け押し込み変形させることにより鍋底状の凹陥部を形成する工程、とを含むことを特徴とする請求項1記載のテープキャリアの製造方法。
【請求項３】
押し込み側から見て、耐熱性樹脂フィルムの裏面と押し込まれた部分の銅箔の裏面とが面一となるように押し込み変形させることを特徴とする請求項２記載のテープキャリアの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子を搭載するためのテープキャリアに係わり、特には熱放散特性を向上させうるテープキャリアの構造及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウェハープロセスで製造される各種のメモリー、ＣＭＯＳ、ＣＰＵ、ＦＰＧＡ等の半導体素子は電力供給あるいは相互に信号を送受するための電気接続用端子を有する。その電気接続用端子のピッチと、半導体素子が装着されるべきプリント基板側の接続部のピッチとは、工法が異なるためスケールが１、２桁ほど違う。そのためインターポーザと称されるピッチ変換のための仲介用基板（半導体素子実装用基板）が使用される。このインターポーザの一方の面にピッチの狭い半導体素子を実装し、他方の面でピッチの広いプリント基板との接続がとられる。
【０００３】
このインターポーザには、Ｂ−ＢＧＡ（Ｂｕｉｌｄ  ｕｐ  Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）、Ｐ−ＢＧＡ（Ｐｌａｓｔｉｃ  Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）、Ｔ−ＢＧＡ（Ｔａｐｅ  Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）と材質の面からでもいくつか種類があり、目的用途に応じて使い分けられている。この中でＴ−ＢＧＡは、半導体素子を実装した後個片に分割されるまでは、長尺の可とう性のあるフィルム状態で様々な加工がリールツーリール方式により一括でなされるためテープキャリアとも呼ばれ、枚葉方式で生産されるＢ−ＢＧＡ、Ｐ−ＢＧＡ等に比較して生産性の高いものとされている。
半導体素子の電極とインターポーザ側電極との電気接続については従来からのワイヤーボンディング方式と接続端子数が多い場合にアレイ状に接続するフリップチップ接続方式がある。
【０００４】
フィルム基材に半導体素子を実装してプリント基板に搭載するための具体的なパッケージ構造として複合リードフレーム構造がある（例えば、特許文献１、同２参照）。これは対角が２〜３センチの正方形のフィルム基材の一方の面の中央部に半導体素子を載置するエリアが設けられ、その周囲に半導体素子とワイヤーボンディング接続するためのインナーリード及びピッチを拡大するための配線パターンが、定法のフォトリソグラフィー技術を用いて形成されたものを使用する。表面の配線パターンはスルーホール等を介して裏面からも接触が可能で、例えば裏面に形成された別の配線パターンと接続される。この裏面の配線パターンが、剛性のあるリードフレームのアウターリードに接続され電気接続が図られる構造をなしている（例えば、特許文献１又は同２の図１を参照のこと）。中央に載置された半導体素子の電極と配線基板側の電極との接続は一般にワイヤーボンディング法が用いられる。
【０００５】
フィルム状の配線基板を使用するパッケージ構造の別の一例は図１（ｆ）に示すＴ−ＢＧＡである。半導体素子を載置する配線基板部分の構造は、複合リードフレームと似たものであるがリードフレームは使用しない。フィルム基材の一方の面の中央部に半導体素子を載置するエリアが設けられ、その周囲に接続用の金属パッドと該パッド部から放射状に周辺に向かうピッチ拡大用の配線パターンが形成されている。放射状配線パターンの終端部に対応する部分はアレイ状に配置され、当該端部直下のフィルム基材は円形状に取り除かれて裏面側に配線金属が露出するようになっている。このアレイ状に露出した裏面の金属部分に半田が埋設されプリント基板側の電極と半田接続されるようになっている。Ｔ−ＢＧＡは一般にフィルムの一方の面に金属配線層が形成されるが、場合によっては両面，又はこれらを積層して多層化されることもある。
【特許文献１】特開平５−３２６８１１号公報
【特許文献２】特開平９−９２７６７号公報
【特許文献３】特許第２５４８３５０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
種々のインタポーザに搭載される半導体素子についてはＧＨｚ以上の高速駆動と大容量化、小型化が進んでおり、発熱量が増大する傾向にある。このことは上記Ｔ−ＢＧＡ配線基板に載置される半導体素子に関しても例外ではなく、半導体素子からの効率的な放熱対策が必要となっている。フリップチップ接続する高速多ピン（数千ピン）の半導体素子はＢ−ＢＧＡ基板に搭載されるが、ワイヤーボンディングのための金属ワイヤーが存在しないため、半導体素子のフリップチップ接続面の反対側上部のシリコン表面が放熱面として利用できる。必要であればこの面にさらにアルミニウム、銅など熱伝導性が良好な金属を放熱板として貼り付けることで容易に放熱効率を高めることが可能である。
【０００７】
一方、Ｔ−ＢＧＡに搭載される半導体素子からの発熱量は、Ｂ−ＢＧＡに搭載される高速多ピンの半導体素子に比較すると相対的に少ないと言えるが、ある程度の放熱対策が必要となっている。ところが、Ｔ−ＢＧＡ配線基板とプリント基板との接続はアレイ状配置の半田ボールでなされるが、配線基板と半導体素子電極との接続はワイヤーボンディングであって、金属ワイヤーが存在し、絶縁性樹脂でモールドする必要があるため熱抵抗が高く熱放散性はよくない。またＢ−ＢＧＡのように放熱用の金属板を外付けするような構成も採用できない。例え採用したとしても、絶縁性の樹脂を介在させる必要があり、効率的な放熱が行なえないという問題がある。
【０００８】
フィルム状配線基板を使用する複合リードフレームについては特許文献１に放熱に関する記載がある。ここでは、先ず厚さ２５μｍ程度の圧延銅箔上に厚さ５０μｍのポリイミド樹脂からなる絶縁層を形成し、圧延銅箔部分にフォトリソグラフィー法により信号配線パターンを形成する。その後、打ち抜き加工によりポリイミド樹脂の所定箇所に矩型状の開口部を形成する。次にポリイミド絶縁層の配線パターンが形成されていない反対側に、電源用配線板として０．１ｍｍ厚の金属板をポリイミド系接着剤を用いて貼り付ければ、この金属板を放熱板として機能させることができると記載されている。この技術は銅箔配線層を有するフィルム基材に改めて別の電源配線用金属板を貼り合わせるもので工程が煩雑になるという問題がある。
【０００９】
さらに特許文献１には電源配線用金属板にダウンセット加工を施し凹部を形成するとの記載もある。特許文献２にも配線基板自体をプレス加工によりダウンセットするとの記載がある。以下に詳述する本願発明は、ダウンセット構造に関わるためこの点について少し付言する。上記特許文献では、ダウンセット部を設けて当該部位に半導体素子をダウンセットすると半導体素子上部のワイヤーボンディング用パッドと配線基板側の接続用パッドの高低差が少なくできるので、ボンディング用ワイヤーの長さが短くでき、またボンディングパッドの認識精度が高まるためボンディング装置の誤動作が減るとの記載がある。これは確かにワイヤーボンディングにおいては有利な点と考えられる。しかし単純にキャリアフィルム基材から突出する形の凹陥部を設けることは（前記特許文献中の図１を参照）、リールツーリール工程でのハンドリング中に凹陥部が引っかかって基材が曲がりやすくなり折れる等のトラブルを引き起こすという問題がある。また特許文献２に記載されているようにキャリアフィルム自体をダウンセット化し、当該部位に半導体素子を載置するのではフィルムが存在するため熱放散性が不足するという問題がある。さらにまた、キャリアテープとしては凹凸があると、固定用常盤にしっかりとした固定が困難でワイヤーボンディング部位が浮いたりして不安定となり、超音波が有効に作用せずワイヤーボンディングの接続信頼性が低下するという問題もある。
【００１０】
したがって、キャリアフィルムの一方の面にピッチ拡大用の配線パターンが形成され、該配線パターンと載置された半導体素子の電極とがワイヤーボンディング接続がなされ、他方の面にプリント基板と接続するアレイ状の接続用端子を具備するＴ−ＢＧＡについては、この層構成に見合ってしかも製造工程に適合する放熱構造はないとい言える。Ｔ−ＢＧＡに搭載されるような半導体素子については必ずしも特別な電源用金属板が必要というわけではない。そこで本発明の課題を、Ｔ−ＢＧＡ型のパッケージに対して好適な放熱構造を導入し、この放熱構造をテープキャリア方式で実現する製造方法を提供するすることとした。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
少なくとも、耐熱性樹脂フィルム、接着層及び銅箔層をこの順に積層したテープキャリアであって、銅箔層は、耐熱性樹脂フィルムに設けた開口部に収容される、深さが前記耐熱性樹脂フィルムの肉厚に等しい鍋底状の凹陥部を有することを特徴とするテープキャリアとしたものである。
【００１２】
請求項２の発明は、少なくとも、接着層が積層された耐熱性樹脂フィルムをプレス用金型で打ち抜いて前記耐熱性樹脂フィルムに開口部を形成する工程、銅箔と開口部の形成された前記耐熱性樹脂フィルムとを接着層により貼り合わせる工程、及び前記耐熱性樹脂フィルム開口部を被覆する前記銅箔を、銅箔側からパンチ用金型で下金型に向け押し込み変形させることにより鍋底状の凹陥部を形成する工程、とを含むことを特徴とする請求項1記載のテープキャリアの製造方法としたものである。
【００１３】
かかる構成と製造方法であると、元来配線用として備わっている銅箔を鍋底状に窪ませるので、改めて放熱用の金属板を貼り付ける必要がなく、且つフィルム基材が放熱部銅箔部分にないため熱抵抗が低く放熱性が優れたものとなる。テープキャリアからの突出部位がなく又加工部位に浮きが生じず固定が容易なため搬送時及びワイヤーボンディング時にトラブルの発生が少ない。
【００１４】
請求項３の発明は、押し込み側から見て、耐熱性樹脂フィルムの裏面と押し込まれた部分の銅箔の裏面とが面一となるように押し込み変形させることを特徴とする請求項２記載のテープキャリアの製造方法としたものである。
【００１５】
請求項１記載の構成を製造方法の面から確認するものである。
【発明の効果】
【００１６】
以上、本発明によれば、配線用として不可欠な銅箔を放熱板として加工するので改めて放熱用金属板を貼り付ける必要が無く工程が簡潔となりコストが嵩むことがない。銅箔凹陥部の底部がフィルム基材の底面と面一であるため、加工時に搬送上のトラブル発生が少ない。またテープキャリアとして固定が容易なため、ワイヤーボンディング部位が安定するので、ワイヤーボンディング装置の誤動作が減り且つ接続信頼性が向上する。さらに半導体素子が樹脂フィルム中に埋め込まれる構造であるため、薄いパッケージとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本実施例における個片としてのＴ−ＢＧＡのサイズは５〜１０ｍｍ角で、中央に半導体素子を載置する３〜６ｍｍ角のエリア、それを囲むように平面視で８０〜１６８ピンのアレイ状の外部接続用端子を裏面に有するものである。但し、サイズ、ピン数についてはこれらに限定されるものではない。帯状の長尺フィルム基材を使用し、リールツーリール工法による多面付けでＴ−ＢＧＡ加工を施した後、短冊状に断裁を行いテープキャリアを得
るものである。この工程では、配線用銅箔だけを鍋底状（断面視略矩型状）に押し込み変形させる。この短冊状テープキャリアの鍋底状部位に半導体素子をダイアタッチ材により固定し、ワイヤーボンディング接続を行い樹脂モールドと外形上の整形加工を施すと最終的な半導体装置を製造することができる。
【００１８】
以下、本発明になるテープキャリアの製造工程を図面を用いて詳細に説明する。
【００１９】
出発ロール基材として、一方の面に厚さ１２μｍのエポキシ系接着剤２（ＴＯＭＯＥＧＡＷＡ  Ｘ−ＴＹＰＥ）を塗布した幅が４２．７ｍｍ、厚みが５０μｍのポリイミドフィルム基材１（ＵＰＩＬＥＸ−Ｓ）を用意した（図１（ａ））。フィルム基材１としては、ポリイミド以外にポリイミドアミド、ポリエーテルサルフォン等の耐熱性のあるフィルムを使用でき、その厚みとしては１２５μｍ〜２５μｍの範囲で使用目的に応じて選択できる。次に、図１（ｂ）に示すように、ポリイミドフィルム基材の半導体素子が載置される部位３と搬送用のスプロケットホール（図示せず）をパンチ用金型で打ち抜いて所望のサイズの開口部３を形成した。表裏導通用の微細な開口部４もパンチ用金型で打ち抜いて所定位置に搾穴した。
【００２０】
次に、開口部３，４を設けたフィルム基材１に厚さ１８μｍの銅箔５（電解箔ＦＱ−ＶＬＰ）を熱圧着でラミネート法により貼り合わせた（図１（ｃ））。銅箔の厚みとしては、２５μｍ〜９μｍの範囲で配線幅、電気特性等を考慮して選択することができる。次にロールコーターで感光性レジストを所定の厚さに塗布した後、所定の温度で乾燥させた。次に、所望のパターンを有するフォトマスクを介してパターン露光を行いポストベーク処理を施した。その後１質量％の炭酸水素ナトリウム溶液で現像処理を行い、配線形成用のレジストパターンを得た(図示せず)。次に裏面の露出した銅箔をエッチング液から保護するためにバックシートで裏面側を被覆した(図示せず)。次に、塩化第二鉄溶液を用いて露出した銅箔をエッチングにより溶出除去し所望の配線パターン６を形成した（図１（ｄ））。
【００２１】
次に、ポリイミドフィルムの開口部を被覆する銅箔７を矩型状に凹ませて深さが該ポリイミドフィルムの肉厚に等しい鍋底状の凹陥部８を形成した（図１（ｅ））。凹陥部８を形成するのは、当該部位に半導体素子をマウントすると、半導体素子上部の接続用パッドと耐熱性フイルム上の接続用パッドの高低差を低減でき、パッドの視認が容易になるのでワイヤーボンディングを確実になすことができる。また、凹陥部底面を耐熱性フィルムの下部底面と面一にするようにすると、銅箔が支持台座上に固定され空中に浮くことがないのでワイヤーボンディングを確実に行うことができる。また別の利点は全体の厚さを薄くすることが可能で、モールド樹脂を節約できるという利点もある。最大の利点は何といっても、熱伝導性にすぐれる銅箔の一方の側に半導体素子１０が搭載され、他方の側１１が直接空気に露出されているので熱放散性が優れていることである。露出した銅箔１１は必要であればヒートシンクに接触させることも可能である。
【００２２】
銅箔に凹陥部を形成するための上部金型はアレイ状に、正方形状の突出部を設けたもので、突出部の長さは耐熱性樹脂フィルムの肉厚とほぼ同じに設定する。下方の金型は平坦とする。上部の金型が下降し、正方形状突出部が銅箔を突出部の長さだけ押し下げて凹陥部を形成する。下方の金型に突出部を設け、耐熱性樹脂フィルムの開口部と嵌合させれば、フィルムの肉厚よりも浅い凹陥部を形成することもできる。また下金型を凹ませて鍋底状凹部がフィルム基材から、僅かにはみ出る構造も考えられないことではない。いずれの場合も上部金型の突出するプレス用先端部の辺については面取り加工、角部は正面視でＲを付けるのが好ましい形状である。
また必要であれば配線パターン側の接続パッド以外の部分にソルダーレジスト膜９を敷設することができる（図１（ｆ））。
【００２３】
次に、露出している接続用銅金属面に対し、無電解ニッケル／パラジウム／金めっき形成法による表面処理を施した。めっき皮膜形成については定法の電解めっき法を適用して形成した（図示せず）。
【００２４】
次に、加工の終了した樹脂フィルムロールを短冊に切断した後、鍋底状の凹陥部８にダイヤタッチ材１２を塗布し半導体素子を固定した（図１（ｆ））。そしてワイヤーボンディング装置を用いて半導体素子の電極パッドと金メッキ表面処理が施されたフィルム上の接続パッドを金ワイヤーで接続した。最後に、液状の熱可塑性樹脂（信越化学（株）製、ＳＭＣ−３７６ＫＦ１）で上部から金ワイヤーを含む半導体素子全体をポッティング法により被覆した後断裁し、薄い保護ケースを個片ごとに被せ半導体装置を得た。この半導体装置は裏面腹部に約３ｍｍ角程度の放熱用銅金属が露呈するものである。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】（ａ）〜（ｆ）は、本発明になるテープキャリア（Ｔ−ＢＧＡ）の製造工程を模式的に説明する断面視の図である。
【符号の説明】
【００２６】
１、ポリイミドフィルム基材
２、エポキシ系接着剤
３、半導体素子を載置する予定の開口部
４、表裏導通用の微細な開口部
５、配線用導箔
６、配線パターン
７、開口部を被覆する銅箔部分
８、鍋底状の凹陥部
９、ソルダーレジストパターン
１０、半導体素子
１１、銅箔の空気に露出する側
１２、ダイアタッチ材
【図１】
2010056200.tif 000003