(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
テープ状絶縁性フィルム上に所望の配線パターンが形成され、所定温度の加熱ツールを用いて半導体チップ上に形成されたバンプに前記配線パターンのリードを前記絶縁性フィルムを介して加熱圧着するＣＯＦボンディングに使用されるＣＯＦ用フィルムキャリアテープにおいて、前記絶縁性フィルムの裏面における少なくとも前記加熱ツールに接触して加熱される相当部分に、３００〜４００℃の前記加熱ツール温度において１０．０ＧＰａ以上の動的弾性率を有する裏打ちフィルムが接合されていることを特徴とするＣＯＦ用フィルムキャリアテープ。
【請求項２】
前記裏打ちフィルムが２５〜５０μｍの厚さを有する請求項１に記載のＣＯＦ用フィルムキャリアテープ。
【請求項３】
前記裏打ちフィルムがポリイミドを含んで成る請求項１に記載のＣＯＦ用フィルムキャリアテープ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体チップを搭載して半導体パッケージを構成するためのフィルムキャリアテープに関する。特に、デバイスホールおよびフライングリードを有さず、銅箔による微細配線（リード）がポリイミドテープ材に接合された状態で形成されるＣＯＦ（Chip on Film又はChip on Flex）用フィルムキャリアテープに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器の小型化、薄型化、高精細化の要求に伴い、ＩＣ等の電子部品を搭載する基板の配線は微細化が進行している。微細配線を有する基板として、図５に示すＴＡＢ用フィルムキャリアテープ１が使用されており、このテープ１にはＩＣ搭載部のデバイスホール２が設けられ、インナーリードがデバイスホール２に突出するフライングリード３の構造となっている。ＴＡＢ用フィルムキャリアテープ１のボンディング方式は、図５に示されるように、加熱ステージ５の上に金バンプ６を形成したＩＣチップ７をセットし、ＣＣＤカメラ８で錫めっきを施したフライングリード３と金バンプ６とを位置合わせした後、所定温度の加熱ツール９で所定時間加圧してＡｕ−Ｓｎ共晶接合する。
【０００３】
しかしながら、インナーリードの配線ピッチが４０μｍを下回ると、フライングリード自体の形成が困難になるとともに、リードピンが曲がり易くなりＩＣとの接合が困難にもなる。この解決策の一つとして、ＣＯＦ（Chip on Film 又はChip on Flex）と呼ばれるパッケージ法がある。ＣＯＦ法は、特に、液晶駆動用のドライバーチップを直接ポリイミド基板上のリードに実装して液晶パネルに接続する場合等、小型、軽量であること、テープは折り曲げて使用されるため極力薄いことが要求される場合に有効である。
【０００４】
このＣＯＦ法は、図６に示されるように、ポリイミドテープに銅箔をメタライジング（めっき）法又はキャスティング法で接合した２層基板材料４を用い、デバイスホールおよびフライングリードがなく、銅箔による微細配線はポリイミドテープ材に接合された状態で形成される。従って、リードの変形は無く、また銅箔は薄いので４０μｍピッチ以下の超微細配線が可能になる。
【０００５】
ＣＯＦのボンディング方式では、図６に示されるように、加熱ステージ５の上に金バンプ６を形成したＩＣチップ７をセットし、ＣＣＤカメラ８で２層基板ＣＯＦテープ４のポリイミド４ａを介して錫めっきを施したリード４ｂと金バンプ６とを位置合わせした後、所定温度の加熱ツール９で所定時間加熱してＡｕ−Ｓｎ共晶接合する。このため、加熱ツール９は汚れない。しかしながら、位置合わせはポリイミドを介してリード４ｂを認識するので、ポリイミドは薄く透明性を有することが要求される。通常、ポリイミドの厚さは１２．５、２０、２５、３８μｍが使用されている。
【０００６】
また、ＣＯＦボンディングでは、ポリイミドを介して加熱接合するため、ＴＡＢのボンディングの場合と較べて加熱ツール９の熱伝達が阻害されるので、同じＡｕ−Ｓｎ共晶を形成するにはＴＡＢのボンディングに比較して加熱ツール９の温度を高くする必要がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のＣＯＦボンディングでは、加熱ツールの温度を高くしているので、加熱ツールにＣＯＦテープが付着してリードとバンプ間の接合不良を生じる恐れがある。
【０００８】
即ち、従来のＣＯＦボンディングでは、図７に示されるように、ＣＯＦ基材の熱変形と熱収縮により加熱ツール９がＣＯＦテープ４にめりこみ、接合が完了した後、加熱ツール９の圧力を解除する際に、図８に示されるように、ＣＯＦテープ（ポリイミド）の加熱ツール９に対する付着が生じ易くなり、これに起因してリードとバンプ間の接合不良が発生する。この対策として、加熱ツール９の温度を下げ、加圧時間を長くしてＡｕ−Ｓｎ共晶合金が生成するのに必要な熱量を付与することも考えられるが、接合に要する時間が長くなり生産性が低下する。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、ＣＯＦボンディングにおいて加熱ツール温度を高くし短時間で接合した場合でもリードとバンプ間の接合不良が防止できるＣＯＦ用フィルムキャリアテープを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、ＣＯＦボンディングにおいて高い加熱ツール温度を用いて短時間で接合した場合でもリードとバンプ間の接合不良を防止するため、テープ状絶縁性フィルム上に所望の配線パターンが形成され、所定温度の加熱ツールを用いて半導体チップ上に形成されたバンプに配線パターンのリードを絶縁性フィルムを介して加熱圧着するＣＯＦボンディングに使用されるＣＯＦ用フィルムキャリアテープにおいて、絶縁性フィルムの裏面に、３００〜４００℃の加熱ツール温度において１０．０ＧＰａ以上の動的弾性率を有する裏打ちフィルムが接合されるようにしたＣＯＦ用フィルムキャリアテープを提供するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明者は、各種ポリイミド材質でＣＯＦテープを製造し、パルスツール実験装置を用い、加熱ツールへのテープ付着状況を調査した。その結果、ポリイミドの種類により加熱ツールへ付着する温度が異なることが判明した。その原因を調査したところ、ポリイミドの種類により動的弾性率が異なること、しかも、その温度プロファイルも異なることが判った。すなわち、ＣＯＦのボンディングで一般的に実施されている加熱ツール温度３００℃以上ではポリイミドの動的弾性率が急激に低下し、動的弾性率が１０．０ＧＰａ未満のポリイミドは加熱ツールに付着しやすくなる。
【００１２】
従って、ＣＯＦの場合には、ポリイミドの材質を選定しないと、ボンディング作業において、リードがバンプから剥離してしまう現象、所謂「テープ剥がれ」が起き易い。また、リードとバンプが接合したとしても、接合部分に、所謂「接合ボイド不良」あるいは「フィレット不良」が生じ易く、信頼性試験に合格しない不良品を発生する可能性が高い。このため、本発明のＣＯＦ用フィルムキャリアテープでは、絶縁性フィルム（基材フィルム）の裏面に、３００〜４００℃の加熱ツール温度において１０．０ＧＰａ以上の動的弾性率を有する裏打ちフィルムが接合されている。
【００１３】
ここで、一般に試料の動的粘弾性を示す指標としては複素弾性率、貯蔵弾性率、損失弾性率が用いられるが、本発明において「動的弾性率」とは、これらの指標のうち貯蔵弾性率を意味する。貯蔵弾性率（Ｅ′）は、材料を可逆的に変形させるために必要な応力を表し、Ｅ′が大きいと変形に要するエネルギーも大きいことを示すので、便宜的に「硬さ」の尺度とされる。各試料の貯蔵弾性率（Ｅ′）は、試料に正弦的応力を加えその歪や応力からの歪の位相遅れを検出する動的粘弾性測定によって求められる。完全弾性体では位相遅れは０であり、理想粘性体ではπ／２の位相遅れが生じる。粘弾性体である高分子の場合には、位相遅れがδだけ生じ、応力と歪の関係はベクトルで示される。この時、弾性率は複素数として表される。上記複素弾性率（Ｅ*）、貯蔵弾性率（Ｅ′）、損失弾性率（Ｅ″）の間には、次の関係が成り立つ。Ｅ*＝Ｅ′＋Ｅ″、Ｅ′＝Ｅ*ｃｏｓδ、Ｅ″＝Ｅ*ｓｉｎδ、ｔａｎδ＝Ｅ″／Ｅ′。
「テープ剥がれ」とは、加熱ツールを用いてチップ上に形成された金バンプに対しＣＯＦテープ（ポリイミド）上に形成されたリード（錫めっき）を加熱圧着する際に、加熱ツールにＣＯＦテープが付着して持ち上がりＡｕ−Ｓｎ共晶合金が形成する前にリードがバンプから剥離してしまう現象をいう。「テープ剥がれ」の原因は、上記したように、高温においてポリイミドの動的弾性率が急激に低下してポリイミドが加熱ツールに付着することである。
【００１４】
「接合ボイド不良」とは、錫めっきしたＣＯＦテープのリードをチップの金バンプに加熱圧着した際、バンプとリード間にボイド（空隙）が発生し、リードの接着強度（ピール強度）が低下する現象をいう。「接合ボイド不良」の原因は、動的弾性率が小さい従来のＣＯＦテープは加熱ツールに対して貼り付き易いので、バンプの金とリードにめっきされた錫との間で形成される金―錫の共晶が完全に形成される前に、加熱ツールと一緒にＣＯＦテープおよびリードが持ち上がることである。
【００１５】
「フィレット不良」とは、錫めっきしたＣＯＦテープのリードをチップの金バンプに加熱圧着した際、フィレット（溶融した金バンプ）がリード周辺に盛り上がらないで落ち込み、リードの接着強度（ピール強度）が低下する現象をいう。「フィレット不良」の原因は、動的弾性率が小さい従来のＣＯＦテープは加熱ツールに対して貼り付き易いので、バンプの金とリードにめっきされた錫との間で形成される金―錫の共晶が完全に形成される前に、加熱ツールと一緒にＣＯＦテープおよびリードが持ち上がり、それにより、フィレットがリードとバンプの隙間に引き込まれることである。
【００１６】
【実施例】
以下、添付図面等を参照しつつ、本発明の実施例を説明する。
【００１７】
実施例１．
表１は、本発明に従う実施例１のＣＯＦ用フィルムキャリアテープ（製造条件は後述する）および従来のＣＯＦ用フィルムキャリアテープ（従来例１、２）において、種々の加熱ツール温度での加熱ツールへのテープ付着を評価した実験結果を示す。
【００１８】
【表１】
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表１から明らかなように、実施例１では４００℃までは加熱ツールに対する付着が生じないのに対し、従来例１、２では何れの場合も２７０℃以上で加熱ツールに対する付着が生じる。
【００１９】
ＣＯＦボンディングは一般的に３００℃〜４００℃の加熱ツール温度、典型的には３５０〜３７０℃の加熱ツール温度で行われるので、実施例１のＣＯＦ用フィルムキャリアテープは、ＣＯＦボンディングの実用的な加熱ツール温度範囲においてリードとバンプ間の接合不良が防止できる。
【００２０】
実施例１において、基材フィルム４ａの裏面に裏打ちされた裏打ちフィルム４ｃの動的弾性率は、図３に示すように、３００〜４００℃の加熱ツール温度において、１０．０〜１３．５ＧＰａと、常に１０．０ＧＰａを上回っている。しかも、図３および図４に示されるように、３００〜４００℃の動的弾性率の温度プロファイルを比較した場合、本発明の実施例１（図３）では、従来例１、２（図４）のものより動的弾性率の低下傾向は著しく小さい。
【００２１】
実施例１のＣＯＦ用フィルムキャリアテープの製造方法（条件）は次の通りである。図１に示すように、厚さ３８μｍのカプトンＥＮ（商品名）およびユーピレックスＸＴ（商品名）と称されるポリイミドフィルムからなる基材フィルム４ａの裏面に、動的弾性率１３．５〜１０．０（３００〜４００℃）ＧＰａ、厚さ２５μｍのユーピレックスＳ（商品名、宇部興産（株）製）と称されるポリイミドフィルムからなる裏打ちフィルム４ｃを裏打ちしたテープをプラズマ表面処理した後、スパッタ処理によりクロム／ニッケル合金のシード層を付けた。このテープを銅めっき液に浸漬し金属膜を陰極として電解めっきで銅を８μｍめっきした後、エッチングにより銅リード４ｂ（配線パターンおよびリード）を形成し、さらに銅リード４ｂ上に無電解錫めっき（図示せず）を施し、所望のパターンのソルダーレジスト１０を形成し、ＣＯＦ用フィルムキャリアテープ４を作成した。
【００２２】
一方、従来例１、２のＣＯＦ用フィルムキャリアテープは、図６に示される構成材（基材フィルム４ａは実施例１と同一材料）を用いて、実施例１と同一方法で作成した。
【００２３】
このＣＯＦ用フィルムキャリアテープ４に、金バンプ６を形成したＩＣチップ７をボンディングした際の接合試験結果を表２に示す。ボンディング条件は、加熱ツール温度３５０℃、加熱ステージ温度４２５℃、接合時間１秒である。表２において、接合不良率（／１０Ｋｐｃｓ）は、各試料を１００００ピース作成した場合の接合不良の数と割合（（）内の％で示す）で示される。
【００２４】
【表２】
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実施例１では加熱ツールへのテープ付着が全く無いので接合不良の数は０（０％）である。これに対して、従来例１では、加熱ツールへのテープ付着が起こり、接合不良の数がトータルで２Ｋｐｃｓ（＝２０００ピース）、割合が２０％である。また、従来例２では、加熱ツールへのテープ付着が起こり、接合不良の数がトータルで４Ｋｐｃｓ（＝４０００ピース）、割合が４０％である。
【００２５】
上記の通り、実施例１のＣＯＦ用フィルムキャリアテープでは、３００〜４００℃の加熱ツール温度において１０．０ＧＰａ以上の動的弾性率を示す裏打ちフィルム４ｃを有するため、ＣＯＦボンディングにおける接合不良が大幅に改善される。
【００２６】
実施例２．
本発明に従う実施例２では、実施例１のＣＯＦ用フィルムキャリアテープと同様の動的弾性率の温度プロファイル（図３）を有する裏打ちフィルム４ｃを用いた。
【００２７】
実施例２のＣＯＦ用フィルムキャリアテープの製造方法（条件）は次の通りである。図２に示すように、厚さ４０μｍのエスパネックス（商品名）およびユーピレックスＶＴ（商品名）と称されるポリイミドフィルムからなる基材フィルム４ａの表面に厚さ９μｍの銅箔（商品名Ｕ−ＳＬＰ及びＳＱ−ＶＬＰ）をキャスティング法で接合した後、基材フィルム４ａの裏面に、動的弾性率１３．５〜１０．０（３００〜４００℃）ＧＰａ、厚さ２５μｍのユーピレックスＳ（商品名）と称されるポリイミドフィルムからなる裏打ちフィルム４ｃを裏打ちしたテープを、エッチングにより銅リード４ｂ（配線パターンおよびリード）を形成し、さらに銅リード４ｂ上に無電解錫めっき（図示せず）を施し、所望のパターンのソルダーレジスト１０を形成し、ＣＯＦ用フィルムキャリアテープ４を作成した。
【００２８】
一方、従来例３のＣＯＦ用フィルムキャリアテープは、図６に示される構成材（基材フィルム４ａは実施例１と同一材料）を用いて、実施例２と同一方法で作成した。
【００２９】
このＣＯＦ用フィルムキャリアテープ４に、金バンプ６を形成したＩＣチップ７をボンディングした際の接合試験結果を表３に示す。ボンディング条件は、加熱ツール温度３５０℃、加熱ステージ温度４２５℃、接合時間１秒である。表３において、接合不良率（／１０Ｋｐｃｓ）は、各試料を１００００ピース作成した場合の接合不良の数と割合（（）内の％で示す）で示される。
【００３０】
【表３】
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実施例２では加熱ツールへのテープ付着が全く無いので接合不良の数は０（０％）である。これに対して、従来例３では、加熱ツールへのテープ付着が起こり、接合不良の数がトータルで５Ｋｐｃｓ（＝５０００ピース）、割合が５０％である。
【００３１】
上記の通り、実施例２のＣＯＦ用フィルムキャリアテープでは、３００〜４００℃の加熱ツール温度において１０．０ＧＰａ以上の動的弾性率を示す裏打ちフィルム４ｃを有するため、ＣＯＦボンディングにおける接合不良が大幅に改善される。
【００３２】
上記の実施例１、２では、基材フィルム４ａの裏側全面に、裏打ちフィルム１０を接合する例を示したが、ボンディングは加熱ツールが接触するＣＯＦ用フィルムキャリアテープの中央部分で実施されるので、該テープの中央部分（リードに対応する部分）のみに裏打ちフィルム４ｃを接合しても良い。
【００３３】
また、上記の実施例１、２では、裏打ちフィルムが２５μｍの例を示したが、フィルム搬送性に鑑みて５０μｍ以下の厚さを有することが好ましい。
【００３４】
【発明の効果】
上記の通り、本発明のＣＯＦ用フィルムキャリアテープでは、テープ状絶縁性フィルム上に所望の配線パターンが形成され、所定温度の加熱ツールを用いて半導体チップ上に形成されたバンプに配線パターンのリードを絶縁性フィルムを介して加熱圧着するＣＯＦボンディングに使用されるＣＯＦ用フィルムキャリアテープにおいて、絶縁性フィルムの裏面に、３００〜４００℃の加熱ツール温度において１０．０ＧＰａ以上の動的弾性率を有する裏打ちフィルムが接合されるようにしたため、ＣＯＦボンディングにおいて高い加熱ツール温度を用いて短時間で接合した場合でもリードとバンプ間の接合不良を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従う実施例１のＣＯＦ用フィルムキャリアテープを示す断面図である。
【図２】本発明に従う実施例２のＣＯＦ用フィルムキャリアテープを示す断面図である。
【図３】本発明のＣＯＦ用フィルムキャリアテープの動的弾性率の温度プロファイルを示す。
【図４】従来のＣＯＦ用フィルムキャリアテープの動的弾性率の温度プロファイルを示す。
【図５】従来のＴＡＢ用フィルムキャリアテープを示す断面図である。
【図６】従来のＣＯＦ用フィルムキャリアテープを示す断面図である。
【図７】加熱ツールを加熱圧着した際のＣＯＦテープの熱変形を模式的に示す。
【図８】加熱ツールを加熱圧着した際のＣＯＦテープの加熱ツールへの付着を模式的に示す。
【符号の説明】
１：３層基板ＴＡＢテープ
２：デバイスホール
３：フライングリード
４：２層基板ＣＯＦテープ（ＣＯＦ用フィルムキャリアテープ）
４ａ：ポリイミドフィルム（基材フィルム）
４ｂ：銅リード
４ｃ：裏打ちフィルム
５：加熱ステージ
６：金バンプ
７：ＩＣチップ
８：ＣＣＤカメラ
９：加熱ツール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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