JPH04245449A - Ｔａｂインナーリードのバンプ形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子の実装に用
いられるＴＡＢ（Ｔａｐｅ・Ａｕｔｏｍａｔｅｄ・Ｂｏ
ｎｄｉｎｇ）用テープキャリアのインナーリード先端部
に、機械的プレス法によりバンプを形成する装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体素子をＴＡＢ用テープキ
ャリアに実装するには、半導体素子の電極部又はテープ
キャリアのインナーリード先端部のいずれか一方に、バ
ンプとなる突起を形成する必要がある。半導体素子の電
極部にバンプ形成する方法には、例えば、「アイビーエ
ムジャーナル（ＩＢＭ・Ｊｏｕｒｎａｌ）」第８巻（１
９６４年）１０２頁に記載のように電極部に直接バンプ
となる突起をメッキ法により形成する方法や、「エレク
トロニック・パッケージング・アンド・プロダクション
（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ・Ｐａｃｋａｇｉｎｇ・＆・Ｐ
ｒｏｄｕｃｔｉｏｎ）」、１９８４年１２月号，３３〜
３９頁に記載のようにエッチング技術を用いたペデスタ
ル法、すなわちバンプを形成する部分をマスキングして
おき、他のインナーリード部分をハーフエッチングする
ことにより、３０〜４０μｍの高さの突起を形成する方
法、あるいは「昭和６０年度電子通信学会半導体・材料
部門全国大会論文集、講演番号２」（１９８５年１１月
）に記載のようにガラス基板にバンプを形成した後、電
極部にバンプを移し換える方式の転写バンプ法などが行
われている。

【０００３】しかし、これらの方法でバンプを形成する
には、高価な露光装置やメッキ装置などの設備が必要と
なるだけでなく、パターンニングのためのリソグラフィ
工程やエッチング工程が必要になるためバンプ形成工程
も長くなる課題がある。

【０００４】このため、図７の（ａ），（ｂ），（ｃ）
（特公昭６４−１００９４号公報参照）に示すように、
金型を用いた機械的なプレス成形加工技術を用いてイン
ナーリード先端部にペデスタル２５を製作する方法が提
案されている。この方法は、下型２６へフィルム２７と
インナーリード２０とが一体となったテープキャリアを
装着し、上方からインナーリードの幅よりも大きな凸部
２８を有する上型２９を降下させてインナーリード２０
の先端部に溝３０をプレス加工によって、形成し、バン
プとなるペデスタル２５をインナーリード先端部に形成
する方法である。なお、上型２９の凸部２８により押圧
されたインナーリード２０の溝３０の材料の逃げのため
、幅方向に切欠き３１が設けられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一般にＴＡＢ用のイン
ナーリードは、Ｃｕ箔に厚さ１μｍ程度のＡｕメッキや
Ｓｎメッキが施されたものが用いられ、リードの機械的
な性質はリード材質の大半を占めるＣｕ箔の性質により
決まる。図７に示したような従来のバンプ形成方法で形
成したバンプは、インナーリード材をバンプ材料として
用いるため、Ｃｕバンプとなり、転写バンプ法等で用い
られているＡｕバンプに比べ、変形が生じにくい剛体構
造のバンプとなる。

【０００６】このため図７に示すような従来のバンプで
は、半導体素子のＡｌ電極とＡｕメッキ付バンプとの熱
圧着接合において、バンプの変形が生じにくいため、Ａ
ｌ電極上に存在する自然酸化膜を十分に破壊することが
できず、Ａｌ電極とＡｕメッキ付バンプを十分な強度で
接合することができなかった。Ａｌ電極上の自然酸化膜
を十分に破壊し、接合強度を増加するためには、熱圧着
時の加重を増加することが必要となるが、この場合には
ボンディング圧力が過大となるため、Ａｌ電極下のＳｉ
やＳｉＯ２膜にクラックが発生する確率が高くなり、接
合の信頼性が低下する課題があった。

【０００７】そこでこれらの課題を解決するバンプ構造
として、図２（ａ）に示すような中空構造のバンプ２１
や、図２（ｂ）のような中空バンプの中空部の一部に軟
質金属２２等を埋め込んだ構造のバンプが考えられる。 バンプの形成は、図５に示すようにポンチ１２とダイス
１３を用いた機械的プレス法により、インナーリード２
０の先端をプレス成形することにより行う。図２に示す
バンプ２１は中空構造のため、図７に示す従来のバンプ
に比べ変形が生じやすく、Ａｌ電極下のＳｉやＳｉＯ２
膜にクラックを発生することなく良好な接合を行うこと
ができる。

【０００８】ここで、図５のようにしてバンプ２１を形
成するためには、ポンチ１２を駆動するプレス加工装置
が必要となる。一般に、プレス加工装置は油圧を駆動源
とするため、装置が大型となり高速動作が困難である課
題がある。また、油圧プレスヘッド部の機構が大がかり
となるため、装置コストが高くなるという課題がある。 さらにバンプ形成は、クリーンルーム内で行う必要があ
るが、従来の油圧方式のプレス装置では発塵の問題があ
りクリーンルーム内での使用は困難であった。

【０００９】本発明の目的は、このような従来の課題を
解決し、クリーンルーム内で使用でき、高速動作が可能
であり、しかも安価なＴＡＢインナーリードのバンプ形
成装置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
、本発明によるＴＡＢインナーリードのバンプ形成装置
においては、プレスヘッドとダイスとを有し、ＴＡＢ用
テープキャリアのインナーリード先端近傍に機械的にプ
レス法によりバンプを形成するＴＡＢインナーリードの
バンプ形成装置であって、プレスヘッドは、積層型圧電
素子とアームとポンチとを有し、積層型圧電素子は、ポ
ンチの駆動源としてプレスヘッドのヘッドベースに固定
されたものであり、アームは、円弧運動が可能な弾性ヒ
ンジを介して積層型圧電素子の一端に取り付けられたも
のであり、弾性ヒンジは、積層型圧電素子の微小変位を
拡大してアームに伝達するものであり、ポンチは、アー
ムの先端に、軸心方向が積層型圧電素子の伸縮方向に対
し直角方向となるように取付けられ、ポンチの先端位置
は、弾性ヒンジの回転中心を通り、かつ積層型圧電素子
の伸縮方向と平行な線分上に配置されたものであり、ダ
イスは、ポンチの先端に向き合わせてステージ上に配置
されたものである。

【００１１】

【作用】本発明のＴＡＢ用インナーリードのバンプ形成
装置では、図１に示すように周波数応答特性に優れた積
層型圧電素子１６をプレスヘッド１１の駆動源に用いて
おり、しかもプレスヘッド１１を小型化できるため、高
い周波数でプレスヘッド１１を駆動することが可能とな
る。また、弾性ヒンジ１７を用いた無摺動案内機構によ
りポンチ１２を駆動するため、発塵の問題もなく、クリ
ーンルーム内でバンプ形成が可能となる。さらに、プレ
スヘッド１１のメカニズムは極めてシンプルであり、高
価な部品も必要としないため、従来の油圧プレス方式に
比べ、装置の低コスト化を図ることができる。

【００１２】なおポンチ１２は、てこの原理を応用した
弾性ヒンジ１７により、積層型圧電素子１６の微小変位
をバンプ形成を行うのに十分な変位まで拡大して駆動さ
れるため、ポンチ１２先端の運動は円弧運動となる。ポ
ンチ１２の先端位置が図６に示すように、弾性ヒンジ１
７の回転中心１９を通る線分上にない場合には、ポンチ
１２の運動方向２３とダイス穴の中心軸方向２４とが大
きくずれるため、バンプ形成が行えなくなる。一方、図
１に示すように、ポンチ１２の先端位置を弾性ヒンジ１
７の回転中心１９を通り、かつ積層型圧電素子１６の伸
縮方向と平行な線分上に配置した場合には、ポンチ１２
の運動方向２３とダイス穴の軸心方向２４とを近似的に
一致させることができ、安定したバンプ形成が可能とな
る。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を用い
て詳細に説明する。図１（ａ），（ｂ）は、それぞれ、
本発明の一実施例で用いたＴＡＢインナーリードのバン
プ形成装置の側面図及び上面図を示す。図２（ａ）は、
本発明の一実施例により形成されたバンプの断面図を、
図３及び図４は、それぞれ本発明の一実施例で用いたポ
ンチ及びダイスの側面図を示す。

【００１４】図１に示すように、本発明によるＴＡＢイ
ンナーリードのバンプ形成装置は、プレスヘッド１１，
ポンチ１２，ダイス１３，ＸＹステージ１４等から構成
される。プレスヘッド１１は、ヘッドベース１５、ヘッ
ドベース１５に接着固定された積層型圧電素子１６、積
層型圧電素子１６の一端に弾性ヒンジ１７を介して接続
したアーム１８から構成される。ポンチ１２は、その先
端位置が、弾性ヒンジ１７の回転中心１９を通り、かつ
積層型圧電素子１６の伸縮方向に平行な線分上に位置す
るようにアーム１８に固定されている。実施例において
は、プレスヘッド１１とダイス１３とは、ＸＹステージ
１４上に固定されており、ＴＡＢテープは固定とし、Ｘ
Ｙステージ１４を移動することによりインナーリード２
０上に逐次方式でバンプ形成を行った。

【００１５】図３に示す先端直径φ３０μｍのポンチ１
２、及び図４に示す穴直径φ４５μｍのダイス１３を用
い、インナーリード幅６０μｍのＴＡＢテープ上にプレ
スヘッド１１の駆動周波数を１００Ｈｚとしてバンプ形
成を行った。ここで、ＸＹステージ１４により、プレス
ヘッド１１を隣接するインナーリード２０に移動する時
間を含めたバンプ１ケ当たりの形成時間は０．１秒とし
た。その結果、図２（ａ）に示すような直径φ４５μｍ
，高さ２８μｍ，高さ精度±０．５μｍの均一なバンプ
２１を高精度に形成することができた。なお、バンプ形
成はクラス１００のクリーンルーム内で行った。

【００１６】ＴＡＢテープのインナーリード部に形成し
たバンプ２１を、半導体素子のＡｌ電極部と低温ボンデ
ィング法（素子加熱温度：１５０℃，加圧用ツール温度
：４５０℃，圧力：６０ｇｆ／リード，２秒）によりギ
ャング方式で接合した結果、半導体素子のＡｌ電極と強
度的にも良好な接続が達成でき、インナーリードのバン
プとして十分に使用できることを確認した。また、ボン
ディング後のＳｉ及びＳｉＯ２面には、クラックは発生
していないことを確認した。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のＴＡＢイ
ンナーリードのバンプ形成装置によれば、プレスヘッド
の構造がシンプルなため、装置が安価に製作でき、また
、積層型圧電素子を駆動源とする高速動作が可能なプレ
スヘッドを有するため、生産性高くバンプ形成が可能で
あり、プレスヘッドには摺動部がないため発塵の問題が
なくクリーンルーム内で使用可能である効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＴＡＢインナーリードのバンプ形成装置を示す
図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は上面図である。

【図２】（ａ），（ｂ）は、中空構造バンプの断面図で
ある。

【図３】本発明の実施例で用いたポンチの側面図である
。

【図４】本発明の実施例で用いたダイスの部分断面図を
含む側面図である。

【図５】中空構造バンプの形成方法を示す側面図である
。

【図６】ポンチ先端位置と、ポンチの運動軌跡の関係を
示す説明図である。

【図７】従来のバンプ形成方法を示す図であり、（ａ）
〜（ｃ）は工程を工程順に示す図である。

【符号の説明】

１１　　プレスヘッド １２　　ポンチ １３　　ダイス １４　　ＸＹステージ １５　　ヘッドベース １６　　積層型圧電素子 １７　　弾性ヒンジ １８　　アーム １９　　回転中心 ２０　　インナーリード ２１　　バンプ ２２　　軟質金属 ２３　　ポンチ運動方向 ２４　　ダイス穴中心軸方向 ２５　　ペデスタル ２６　　下型 ２７　　フィルム ２８　　凸部 ２９　　上型 ３０　　溝 ３１　　切欠き

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　プレスヘッドとダイスとを有し、ＴＡ
   Ｂ用テープキャリアのインナーリード先端近傍に機械的
   にプレス法によりバンプを形成するＴＡＢインナーリー
   ドのバンプ形成装置であって、プレスヘッドは、積層型
   圧電素子とアームとポンチとを有し、積層型圧電素子は
   、ポンチの駆動源としてプレスヘッドのヘッドベースに
   固定されたものであり、アームは、円弧運動が可能な弾
   性ヒンジを介して積層型圧電素子の一端に取り付けられ
   たものであり、弾性ヒンジは、積層型圧電素子の微小変
   位を拡大してアームに伝達するものであり、ポンチは、
   アームの先端に、軸心方向が積層型圧電素子の伸縮方向
   に対し直角方向となるように取付けられ、ポンチの先端
   位置は、弾性ヒンジの回転中心を通り、かつ積層型圧電
   素子の伸縮方向と平行な線分上に配置されたものであり
   、ダイスは、ポンチの先端に向き合わせてステージ上に
   配置されたものであることを特徴とするＴＡＢインナー
   リードのバンプ形成装置。