(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面にアルミ電極が形成されたＩＣチップと、前記アルミ電極と接続されるインナーリードとを準備する工程と、
前記インナーリードのビッカース硬度が４０〜６０［ＨＶ］の範囲となるように前記インナーリードを軟化させる工程と、
前記軟化したインナーリードの先端部を前記アルミ電極に押圧し、前記インナーリードと前記アルミ電極とを直接接続する工程と
を有し、
前記インナーリードを軟化させる工程は、
前記インナーリードのビッカース硬度が８０〜１００［ＨＶ］の範囲となるように前記インナーリードを２００〜３００℃の還元雰囲気中でアニールする工程と、
前記アニール処理されたインナーリードのビッカース硬度が４０〜６０［ＨＶ］の範囲となるように前記インナーリードを加熱する工程と
を有し、
前記インナーリードは、銅箔と前記銅箔表面に形成された金メッキ膜とから形成されている
ことを特徴とするインナーリード接続方法。
【請求項２】
請求項１記載のインナーリード接続方法において、
前記インナーリードを加熱する工程は、前記インナーリードを５００℃に加熱したボンディングツールにより加熱することにより行われることを特徴とするインナーリード接続方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の実装工程においてインナーリードをＩＣチップのアルミ電極へ接続するインナーリード接続方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、このようなインナーリード接続方法においては、インナーリードとアルミ電極はバンプを介して接続されるためバンプ形成工程が不可欠であり、インナーリード接続方法は、ＩＣチップのアルミ電極上にバンプを形成する方法とインナーリード側にバンプを形成する方法の二種類に大別される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来のインナーリード接続方法においては、バンプ形成工程の設備とバンプ形成技術の蓄積が必要であり、半導体装置の製造コストが高くなってしまうという問題があった。
【０００４】
本発明はこのような従来の問題を解決するものであり、低コストで高さバラツキの少ない薄型の接続が可能なインナーリード接続方法を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の問題を解決するために、本発明の第１のインナーリード接続方法は、銅箔に金メッキを施したインナーリードを加熱することにより軟化させながら、ＩＣチップのアルミ電極に直接圧着することを特徴とするものである。
【０００６】
上記の第１のインナーリード接続方法によれば、インナーリードを加熱することにより軟化させながら、ＩＣチップのアルミ電極に圧着することにより、バンプを用いずに直接圧着することができる。
【０００７】
従って、バンプ形成に関する設備投資および労力が不要となるので、大幅にコストを削減することが可能となる。また直接接続なので、高さバラツキの少ない薄型の接続が可能となる。さらに軟化させたインナーリードを直接圧着することによりＡｕ−Ａｌ金属間化合物を確実に生成することができるので、高歩留まりかつ高信頼性の接続が可能となる。
【０００８】
次に、第２のインナーリード接続方法は、銅箔に金メッキを施したインナーリードを約２００〜３００℃の還元雰囲気中でアニールし、このアニール処理したインナーリードを、ビッカース硬度が約４０〜６０［ＨＶ］になるように、例えば約５００℃で加熱しながら、ＩＣチップのアルミ電極に直接圧着することを特徴とするものである。
【０００９】
ここで、上記のビッカース硬度とはビッカース硬度測定法によって測定した硬度値（値が大きい程硬い）のことであり、インナーリードのアニール処理前のビッカース硬度は約１１０〜１２０［ＨＶ］であり、アニール処理により約８０〜１００［ＨＶ］に軟化する。
【００１０】
上記の第２のインナーリード接続方法によれば、インナーリードを恒温槽等を用いて約２００〜３００℃の窒素等の還元雰囲気中でアニールすることにより予め軟化させ、このアニール処理したインナーリードを、例えば約５６０℃で加熱してさらに約４０〜６０［ＨＶ］に軟化させながらアルミ電極に圧着することにより、バンプを用いずに直接圧着することができる。
【００１１】
ここで、上記インナーリードの加熱およびアルミ電極への圧着には、約５６０℃に加熱されており、移動してインナーリードに接触し、インナーリードを加熱しながら押圧するボンディングツール等を用いる。
【００１２】
従って、バンプ形成に関する設備投資および労力が不要となるので、大幅にコストを削減することが可能となる。また直接接続なので、高さバラツキの少ない薄型の接続が可能となる。さらに約４０〜６０［ＨＶ］に軟化させたインナーリードを直接圧着することによりＡｕ−Ａｌ金属間化合物を確実に生成することができるので、高歩留まりかつ高信頼性の接続が可能となる。
【００１３】
次に、第３のインナーリード接続方法は、銅箔に金メッキを施したインナーリードを、ビッカース硬度が約４０〜６０［ＨＶ］になるように加熱しながら、ＩＣチップのアルミ電極に直接圧着することを特徴とするものである。
【００１４】
上記の第３のインナーリード接続方法によれば、インナーリードを加熱して約４０〜６０［ＨＶ］に軟化させながらアルミ電極に圧着することにより、バンプを用いずに直接圧着することができる。
【００１５】
従って、上記の第２の方法に比べて加熱温度は上昇するがアニール処理が不要となるので、工程を簡略化することができる。
【００１６】
次に、第４のインナーリード接続方法は、上記の第１、第２、または第３の方法において、ＩＣチップのアルミ電極に接続する面を粗面にした銅箔に金メッキを施したインナーリードを用いることを特徴とするものである。また第５のインナーリード接続方法は、上記の第４の方法において、前記銅箔の粗面を約１．０［μｍ］以上の凹凸ピッチとしたことを特徴とするものである。
【００１７】
上記の第４または第５のインナーリード接続方法によれば、インナーリードのアルミ電極接合面を粗面とすることにより、アルミ電極表面の自然酸化膜が厚い場合にも、自然酸化膜を容易に破り、Ａｕ−Ａｌ金属間化合物を確実に生成することができるので、高歩留まりかつ高信頼性の接続が可能となる。
【００１８】
次に、第６のインナーリード接続方法は、上記の第１、第２、または第３の方法において、ＩＣチップのアルミ電極に接続する面をメサ型形状にした銅箔に金メッキを施したインナーリードを用いることを特徴とするものである。
【００１９】
上記の第６のインナーリード接続方法によれば、インナーリードのアルミ電極接合面を、例えばエッチングによりメサ型形状とすることにより、アルミ電極周辺に保護膜（パッシベーション膜）がある場合にも、圧着の際に保護膜を押圧してクラックを発生させることなく、Ａｕ−Ａｌ金属間化合物を確実に生成することができるので、高歩留まりかつ高信頼性の接続が可能となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
第一実施形態
図１は本発明の第一実施形態を示す工程説明図である。図１において、（ａ）はインナーリード部の構造を示す断面図、（ｂ）は（ａ）の上面図、（ｃ）はインナーリードのアニール工程を示す図、（ｄ）はインナーリードのアルミ電極へのボンディング工程を示す図であり、ボンダーにインナーリード部およびＩＣチップをセットした状態を示す上面図、（ｅ）は（ｄ）の断面図である。
【００２１】
まず、インナーリードの構造について説明する。図１（ａ）および（ｂ）に示すインナーリード部１は、銅箔２にＡｕメッキ３を施したインナーリード４と、ポリイミド等のフィルム５と、接着剤６よりなる。
【００２２】
インナーリード部１は、ＩＣチップ孔７を有するフィルム５上に接着剤６を塗布し、その上面全体（ＩＣチップ孔７上も含む）に３５［μｍ］程度の銅箔を貼り付け、インナーリードとなる銅箔２以外の銅箔部分をエッチングにより除去し、最後に銅箔２の露出表面（ＩＣチップ孔７に突き出た裏面を含む）にＡｕメッキ３を０．５［μｍ］程度施すことにより形成される。尚、このときのインナーリード４のビッカース硬度は、通常１１０〜１２０［ＨＶ］である。
【００２３】
次に、インナーリードのアニール工程について説明する。図１（ｃ）に示すように、恒温層１６を用いて、インナーリード部１を２００〜３００℃の窒素等の還元雰囲気中で３０分アニール処理を施する。このアニール処理工程により、インナーリード４は軟化し、ビッカース硬度は８０〜１００［ＨＶ］となる。
【００２４】
次に、ボンディング工程について説明する。図１（ｄ）および（ｅ）には、ボンダー部分として、ステージ２１、クランパ２２、およびボンディングツール２３を示してある。ステージ２１は１００℃に加熱され、ボンディングツール２３は５００℃に加熱されており、クランパ２２はステージ２１上に配設され、ボンディングツール２３はステージ中央部の上方に位置している。
【００２５】
まずステージ２１上にＩＣチップ８をセットし、さらにインナーリード４の先端部がＩＣチップ８のアルミ電極９の直上方に位置するように、クランパ２２上にインナーリード部１をセットする。
【００２６】
次に図１（ｄ）に点線で示すように、ボンディングツール２３を下降させることにより、インナーリード４先端部を５００℃で加熱しながらアルミ電極９に押圧し、インナーリード４先端部のＡｕメッキとアルミ電極９との間でＡｕ−Ａｌ金属間化合物を生成させ、インナーリード４を直接アルミ電極９に接続する。
【００２７】
尚、このときのボンディングツール２３の押圧荷重は１．０［ｋｇ］、押圧時間は０．８［ｓｅｃ］である。またこのときインナーリード４は、５００℃のボンディングツール２３からの加熱により、ビッカース硬度４０〜６０［ＨＶ］に軟化している。
【００２８】
図２は上記のような構造のインナーリードにおける加熱温度とビッカース硬度の関係を示すグラフであり、二種類の銅箔、ＡおよびＢを用いた場合についてそれぞれ示してある。
【００２９】
図２において、銅箔Ａを用いたインナーリードと銅箔Ｂを用いたインナーリード５００℃は、どちらもビッカース硬度４０〜６０［ＨＶ］に軟化していることが判る。この硬度値は、従来技術におけるＡｕバンプの硬度と同程度であり、このことがバンプを用いずとも確実にＡｕ−Ａｌ金属間化合物を生成することができる理由である。
【００３０】
以上のように第一実施形態によれば、銅箔にＡｕメッキを施してなるインナーリードを２００〜３００℃の還元雰囲気中でアニールすることにより予め軟化させ、このアニール処理したインナーリードを５００℃のボンディングツールによって加熱してさらに４０〜６０［ＨＶ］に軟化させながらアルミ電極に圧着することにより、バンプを用いずに直接アルミ電極に接続することができる。
【００３１】
従って、バンプ形成に関する設備投資および労力が不要となるので、大幅にコストを削減することが可能となる。また直接接続なので、高さバラツキの少ない薄型の接続が可能となる。さらに４０〜６０［ＨＶ］に軟化させたインナーリードを直接圧着することによりＡｕ−Ａｌ金属間化合物を確実に生成することができるので、高歩留まりかつ高信頼性の接続が可能となる。
【００３２】
第二実施形態
本第二実施形態は、工程の簡略化を図るために、第一実施形態において、アニール工程を行わず、ボンディング工程におけるインナーリードの加熱温度を上げたものである。従ってインナーリードの構造は、第一実施形態と全く同様であるので、その説明を省略する。
【００３３】
次にボンディング工程について説明する。図３は第二実施形態におけるインナーリードのアルミ電極へのボンディング工程を示す図であり、図１（ｅ）においてボンディングツール２３に替えて、その温度が５６０℃であるボンディングツール２４を用いたものである。
【００３４】
まずステージ２１上にＩＣチップ８をセットし、さらにインナーリード４の先端部がＩＣチップ８のアルミ電極９の直上方に位置するように、クランパ２２上にインナーリード部１をセットする。尚、このときのインナーリード４のビッカース硬度は、通常１１０〜１２０［ＨＶ］である。
【００３５】
次に点線で示すように、ボンディングツール２４を下降させることにより、インナーリード４先端部を５６０℃で加熱しながらアルミ電極９に押圧し、インナーリード４先端部のＡｕメッキとアルミ電極９との間でＡｕ−Ａｌ金属間化合物を生成させ、インナーリード４を直接アルミ電極９に接続する。尚、このときのボンディングツール２４の押圧荷重は１．０［ｋｇ］、押圧時間は０．８［ｓｅｃ］である。またこのときインナーリード４は、５６０℃のボンディングツール２４からの加熱により、ビッカース硬度４０〜６０［ＨＶ］に軟化している。
【００３６】
以上のように第二実施形態によれば、銅箔にＡｕメッキを施してなるインナーリードを、５６０℃のボンディングツールによって加熱して４０〜６０［ＨＶ］に軟化させながらアルミ電極に圧着することにより、アニール処理をせずに、またバンプを用いずに直接アルミ電極に接続することができる。
【００３７】
従って、バンプ形成に関する設備投資および労力が不要となるので、大幅にコストを削減することが可能となる。また直接接続なので、高さバラツキの少ない薄型の接続が可能となる。また４０〜６０［ＨＶ］に軟化させたインナーリードを直接圧着することによりＡｕ−Ａｌ金属間化合物を確実に生成することができるので、高歩留まりかつ高信頼性の接続が可能となる。さらにアニール工程を行わないので、第一実施形態に比べて工程を簡略化することができる。
【００３８】
第三実施形態
本第三実施形態は、アルミ電極上の自然酸化膜が厚い場合にも、この酸化膜を容易に破ることができるように、インナーリードのアルミ電極接合面を粗面としたものである。
【００３９】
以下に、インナーリード部の構造について説明する。図４は第三実施形態におけるインナーリード部の構造を示す断面図である。図４に示すインナーリード部３１は、銅箔３２にＡｕメッキ３を施した粗面インナーリード３４と、ポリイミド等のフィルム５と、接着剤６よりなる。
【００４０】
インナーリード部３１は、次のようにして形成される。ＩＣチップ孔７を有するフィルム５上に接着剤６を塗布し、その上全体に（ＩＣチップ孔７上も含む）銅箔を貼り付け、インナーリードとなる銅箔３２以外の銅箔部分をエッチングにより除去する。次に銅箔３２のＩＣチップ孔７に突き出た下面をエッチングにより、例えば１．０［μｍ］程度の面粗さ（凹凸のピッチ）を有する粗面に仕上げる。最後に銅箔３２の露出表面（上記の粗面を含む）にＡｕメッキ３を施す。尚、このときの粗面インナーリード３４のビッカース硬度は、通常１１０〜１２０［ＨＶ］である。この粗面インナーリード３１を用いて第一実施形態に示すアニール工程およびボンディング工程を行う。
【００４１】
以上のように第三実施形態によれば、インナーリードのアルミ電極接合面をエッチングにより所定の面粗さ（例えば１．０［μｍ］程度）の粗面とすることにより、ＩＣチップのアルミ電極表面の自然酸化膜が厚い場合にも、自然酸化膜を容易に破り、Ａｕ−Ａｌ金属間化合物を確実に生成することができるので、高歩留まりかつ高信頼性の接続が可能となる。
【００４２】
尚、本第三実施形態においては銅箔の露出下面全体を粗面としたが、露出下面のアルミ電極と接合する部分のみを粗面としても良い。また本第三実施形態においてはアニール工程を行っているが、第二実施形態に示すようにアニール工程を行わないようにしても良い。
【００４３】
第四実施形態
本第四実施形態は、アルミ電極周辺に保護膜（パッシベーション膜）がある場合にも、インナーリードが保護膜を押圧して保護膜にクラックを発生させることがないように、インナーリードのアルミ電極接合部をメサ型形状としたものである。
【００４４】
以下に、インナーリード部の構造について説明する。図５は第四実施形態におけるインナーリード部の構造を示す断面図である。図５に示すインナーリード部４１は、銅箔４２にＡｕメッキ３を施したメサ型インナーリード４４と、ポリイミド等のフィルム５と、接着剤６よりなる。
【００４５】
インナーリード部４１は、次のようにして形成される。ＩＣチップ孔７を有するフィルム５上に接着剤６を塗布し、その上面全体に（ＩＣチップ孔７上も含む）銅箔を貼り付け、インナーリードとなる銅箔４２以外の銅箔部分をエッチングにより形成する。次に銅箔４２のＩＣチップ孔７に突き出た下面を、エッチングによりアルミ電極接合部分に四角形等のメサ部４５を有する面に仕上げる。最後に銅箔４２の露出表面（上記の粗面を含む）にＡｕメッキ３を施す。尚、このときのメサ型インナーリード４４のビッカース硬度は、通常１１０〜１２０［ＨＶ］である。また上記のメサ部４５の形状としては、四角形の他に、円形、六角形、菱形等でも良い。
【００４６】
次に、このメサ型インナーリード４４を用いて第一実施形態に示すアニール工程およびボンディング工程を行う。図６はボンディング工程においてメサ型インナーリード４４をＩＣチップ８のアルミ電極９に圧着する様子を示す断面図である。図６において、メサ型インナーリード４４がボンディングツール２３によって押圧される際には、メサ部４５のみがアルミ電極９に接触し、メサ型インナーリード４４の他の部分はアルミ電極９周辺部の保護膜１０には接触しない。尚、このときメサ型インナーリード４４の接合強度は、第一実施実施形態と同じ程度である。
【００４７】
以上のように第四実施形態によれば、インナーリードのアルミ電極接合面をエッチングによりメサ型形状とすることにより、ＩＣチップのアルミ電極周辺に保護膜（パッシベーション膜）がある場合にも、圧着の際に保護膜を押圧してクラックを発生させることなく、Ａｕ−Ａｌ金属間化合物を確実に生成することができるので、高歩留まりかつ高信頼性の接続が可能となる。
【００４８】
尚、本第四実施形態においてはアニール工程を行っているが、第二実施形態に示すようにアニール工程を行わないようにしても良い。
【００４９】
【発明の効果】
以上のように本発明のインナーリード接続方法は、バンプ形成に関する設備投資および労力が不要となるので、大幅にコストを削減することが可能となるという効果を有する。また直接接続なので、高さバラツキの少ない薄型の接続が可能となるという効果を有する。さらに４０〜６０［ＨＶ］に軟化させたインナーリードを直接圧着することによりＡｕ−Ａｌ金属間化合物を確実に生成することができるので、高歩留まりかつ高信頼性の接続が可能となるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施形態を示す工程説明図である。
（ａ）  インナーリード部の構造を示す断面図である。
（ｂ）  （ａ）の上面図である。
（ｃ）  アニール工程を示す図である。
（ｄ）  ボンディング工程を示す上面図である。
（ｅ）  （ｄ）の断面図である。
【図２】インナーリードにおける加熱温度と硬度の関係を示すグラフである。
【図３】本発明の第二実施形態におけるボンディング工程を示す説明図である。
【図４】本発明の第三実施形態におけるインナーリード部の構造を示す断面図である。
【図５】本発明の第四実施形態におけるインナーリード部の構造を示す断面図である。
【図６】本発明の第四実施形態のボンディング工程においてメサ型インナーリードをＩＣチップのアルミ電極に圧着する様子を示す断面図である。
【符号の説明】
１、３１、４１    インナーリード部
２  銅箔
３    Ａｕメッキ
４  インナーリード
５  フィルム
６  接着剤
７  ＩＣチップ孔
８  ＩＣチップ
９  アルミ電極
１０  保護膜（パッシベーション膜）
１６  恒温槽
２１  ステージ
２２  クランパ
２３、２４  ボンディングツール
３４  粗面インナーリード
４４  メサ型インナーリード
４５  メサ部
【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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