JPH0719799B2 - 微細金属球の配列装置及びその配列装置を用いた微細金属球の配列方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ICチップの電極と外部リードとの接続法の一
種であるTAB（Tape Automated Bonding）法において、
微細金属球を所定の配列パターンに従って配列する微細
金属球の配列装置及びその配列装置を用いた微細金属球
の配列方法に関するものである。

〔従来の技術〕

ICチップの電極と外部リードとの接続には多様な方法が
採用されている。

配線用の極細ワイヤー（ボンディングワイヤー）を用い
て接続する方法もあるが、チップの電極とリードとの間
にバンプと呼ばれる金属突起を挟んで熱圧着する方法も
広く行われるようになっている。

TAB法は後者の代表として注目されている技術である。
この方法は、予めICチップの電極部か、もしくはTABテ
ープ上のリード先端部のいずれかにバンプを形成してお
き、次にICチップの電極部とリードを有するTABテープ
とをバンプを介して重ね合わせて両者を接合するもので
ある。またTAB法以外にフリップチップ法においても、
バンプが使用されている。

このような用途に提供されるバンプのこれまでの作り方
は、メッキによる方法が主であった。すなわち、ICチッ
プの電極部にバンプとなる金属（主に高純度の金）を直
接メッキして形成するか、または一旦ガラス基盤上等に
メッキによって形成したバンプをTABテープ側のリード
先端部に転写する方法が主流となっている。

しかしながら、メッキによる方法は設備が大きくなる上
に、バンプとして使用する金属の組成にも制約を受ける
という欠点がある。また特にICチップの電極部に直接メ
ッキしてバンプを形成しようとすれば、ICチップそのも
のがメッキ工程を通過することになって、ICチップの歩
留りが悪化するという問題がある。

これらの欠点を解消する方法として、メッキによらない
バンプ形成方法も考えられるようになってきた。本出願
人は先に、バンプ用の素材となる金属を微細線に加工
し、この金属線を定尺切断した後、互いの間隔を隔てた
状態で溶融・凝固させ、表面張力を利用して球形状のバ
ンプを得る方法について出願した（特願平1-320296
号）。この方法で作られた球形状のバンプは、リード先
端部等に熱圧着して使用される（特願平1-234917号）。

微細金属球をバンプとして用いるには、この微細金属球
をTABテープ上のリード先端部に接合するために、TABテ
ープのリードのピッチと同じピッチで微細金属球を配列
しなければならない。しかし、TABテープのリードのピ
ッチは非常に狭いため、微細金属球を迅速かつ確実にリ
ードと同一のピッチに配列することは極めて困難であ
る。

この問題に対処するために、位置決め板を用いる方法
（特開昭60-52045号）を利用することができる。この方
法を用いて微細金属球をTABテープのリード先端部に接
合するには、まず位置決め板に、バンプの配列パターン
に対応する位置に微細金属球の直径よりやや大きい穴を
多数形成する。この位置決め板の上に多数の微細金属球
を供給し、位置決め板を水平方向に振動させて一つの穴
に一つの金属球を挿入してから位置決め板を傾けて不要
な微細金属球を除去する。最後にボンディングツール等
によって微細金属球をリード先端部の所定の位置に熱圧
着することにより、バンプ付きTABテープを得ることが
できる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、位置決め板を使用する方法において、傾斜させ
ることにより不要な微細金属球を除去しようとしても、
微細金属球同士の接触等によって生ずる静電気などによ
って一つの穴に２個以上の微細金属球が付着する場合が
あり、確実性に欠けるという問題がある。

本発明は上記事情に基づいてなされたものであり、簡易
な装置により微細金属球を確実に所定の位置に配列する
ことができる微細金属球の配列装置及びその配列装置を
用いた微細金属球の配列方法を提供することを目的とす
るものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するための本発明に係る微細金属球の
配列装置は、微細金属球の配列ピッチと同一のピッチで
且つ微細金属球の配列パターンに対応するように形成さ
れた出口、該出口に対応して該出口のピッチより大きい
ピッチで形成された入口と、前記出口と前記入口との間
に設けられた通路とを具備してなるものである。

また、上記の目的を達成するための本発明に係る微細金
属球の配列方法は、前記入口と対応するように同じピッ
チで区切られた凹部が形成された耐熱性基板の凹部の上
に微細金属線を張設し、該微細金属線を加熱して溶融す
ることにより、該微細金属線を切断するとともに前記凹
部内に微細金属球を形成した後、前記入口と前記凹部と
が相対するように請求項１記載の配列装置と前記耐熱性
基板とを重ね合わせることによって、微細金属球を前記
入口に挿入して前記通路を通過させることにより微細金
属球を配列することを特徴とするものである。

〔作用〕

本発明は前記の構成によって、微細金属球を各通路の入
口に挿入し通路に沿って流下させることにより、微細金
属球は通路の出口において自動的に所定の配列位置に到
達する。微細金属球の配列ピッチが狭くて直接微細金属
球を配列することが困難な場合であっても、入口のピッ
チはこの配列ピッチよりも広いので、微細金属球をこの
通路の入口に挿入するのは容易である。

また、本発明は前記の構成によって、耐熱性基板に張設
された微細金属線を加熱することにより微細金属線を各
凹部の寸法に対応した金属線片に溶断するとともに、そ
の金属線片を凹部の底部に保持し、その金属の表面張力
を利用して金属線片を球状に形成する。これを冷却し凝
固することにより各凹部毎に微細金属球が同時に形成さ
れる。この耐熱性基板の各凹部のピッチは上記配列装置
の通路の入口のピッチと同じであるので、耐熱性基板の
凹部上に配列装置を重ね合わせて、微細金属球を配列装
置の入口に挿入して通路を通過させることにより、出口
において微細金属球を所定の位置に配列することができ
る。

〔実施例〕

以下に本発明の第１実施例を第１図乃至第３図を参照し
つつ説明する。第１図は本発明の第１実施例である微細
金属球の配列装置の概略斜視図、第２図（ａ）はその配
列装置の概略上面図、同図（ｂ）はその配列装置の概略
側面図、同図（ｃ）はその配列装置の概略底面図、第３
図は第２図（ｂ）におけるX-X矢視概略部分断面図であ
る。本実施例においては、線径が20μｍの金線（微細金
属線）を使用しており、直径が80μｍの金球（微細金属
球）を配列する場合について説明する。

第１図乃至第３図に示す配列装置10は上面、下面ともに
正方形であり、入口14を有する上面の寸法が出口16を有
する下面の寸法よりも大きく形成されている。入口14は
上面の周辺部に、出口16は下面の周辺部にそれぞれ正方
形状に配置されている。入口14と出口16とは通路18によ
り連結されている。入口14と出口16の形状は長方形状で
あり、入口14は縦幅Ａが0.8mm、横幅Ｂが0.16mmであ
り、出口16は縦幅Ｃが0.1mm、横幅Ｄが0.1mm、ピッチが
約0.16mmである。出口16の間隔は微細金属球を配列する
間隔と同じに形成されている。また、上面と下面との距
離Ｅは例えば10〜20mmとする。入口14と出口16は、第１
図乃至第３図では説明を簡単にするために、各々一辺当
たり４個形成されているが、実際には一辺当たり例えば
約50個形成されている。尚、この数はTABテープのリー
ドの数によって決定されるものである。

本実施例においては、通路18は配列装置10の内側面に多
数の溝を形成し、この上にカバー17を被ぶせることによ
って各々独立した通路にしてある。これにより、通路を
容易に形成することができる。通路18の溝を形成する一
つの方法としてエッチング処理がある。配列装置10をエ
ッチングしやすい樹脂によって製造し、また必要に応じ
て、微細金属球が滑らかに通過できるよう通路18の内側
を適当な材料でコーティングする。これにより、通路18
内における微細金属球の付着を防ぐことができる。

微細金属球を0.1mmの間隔で迅速かつ確実に配列するこ
とは難しいが、0.8mmの間隔で配列することはそれほど
困難なことではない。したがって、本実施例の微細金属
球の配列装置においては、予め0.8mmの間隔で配列した
微細金属球を配列装置10の入口14に挿入すれば、微細金
属球は通路18を通過しその出口において自動的に0.1mm
の間隔で配列される。このように本実施例の微細金属球
の配列装置においては、微細金属球を簡単に狭い配列ピ
ッチで配列することができ、しかも配列すべき位置に確
実に一つずつ配列することができるので、ICチップの電
極とTABテープとを接続する際の歩留りが向上する。

第４図は本発明の第２実施例である微細金属球の配列装
置の概略斜視図である。第４図に示す配列装置10aは上
面と下面が正方形の直方体であり、入口14aが上に、出
口16aが下面に設けられ、入口14aと出口16aは通路18aに
より連結されている。入口14a及び出口16aは円形状に形
成され、その直径は、直径80μｍの微細金属球を挿入す
ることを考慮して0.1mm以上とする。入口14a、出口16a
はそれぞれ正方形状に配置されており、前述と同様に実
際には一辺当たり約50個配置されている。尚、配列装置
10aの入口や出口の形状は円形の他に正方形や矩形でも
よい。また、通路18aは円筒状に限られず、テーパー状
に形成してもよい。更に、配列装置10aの材質について
は特に限定はなく、また配列装置10aは一体構造である
必要はない。

入口14a及び出口16aのピッチは、それぞれ0.8mm、0.16m
mであり、出口16aのピッチは微細金属球の配列パターン
と同一に形成してある。また、上面と下面との距離は、
たとえば10〜20mmとする。

本実施例装置においては、前記の第１実施例と同様に、
その入口14aに微細金属球を挿入すれば、微細金属球は
通路18a内を通過し、その出口において自動的に0.1mmの
ピッチで配列される。その他の作用・効果は第１実施例
と同様である。

次に、本発明の第３実施例である微細金属球の配列方法
について第５図乃至第７図をも参照して説明する。第５
図及び第６図は本発明の第３実施例である微細金属球の
配列方法を説明するための図である。尚、第１図乃至第
３図に示すものと同一の機能を有するものには同一の符
号を付することにより、その詳細な説明を省略する。第
５図に示す耐熱性基板22と押え治具28は微細金属線から
微細金属球を形成する際に使用するものである。耐熱性
基板22と押え治具28は、カーボンやセラミックス等の耐
熱性材料により形成されている。

第７図（ａ）は本実施例において使用する耐熱性基板の
概略拡大部分正面図、同図（ｂ）はその耐熱性基板のY-
Y矢視概略断面図、同図（ｃ）はその耐熱性基板のZ-Z矢
視概略断面図である。第７図（ａ）に示すように耐熱性
基板22の周囲には、多数の凹部24が設けられており、そ
の断面は第３図（ｂ）に示すように略半円形としてあ
る。また、耐熱性基板22の角部には突起26が設けられて
おり、微細金属線２を凹部24上に張り巡らすために用い
られる。押え治具28には突起26に対応する穴が形成され
ている。耐熱性基板22の寸法等は後工程の微細金属球の
配列作業との連携を考慮して決められる。本実施例にお
いては、凹部24の数、幅それに配列の仕方等は、配列装
置10の入口の数、幅、配列の仕方等と同一に形成してい
る。すなわち、各凹部24は縦幅Ｆが0.8mm、横幅Ｇが0.1
6mmである。尚、凹部24の正面から見た形状は矩形以外
に円や正方形等でもよい。ただし、その深さは製造する
微細金属球の直径より大きくなければならない。

第６図に示す配列基板32は微細金属球を配列するための
ものである。配列基板32には配列パターンに対応する位
置に微細金属球より少し大きい窪みが設けられている、
これは配列基板32上に微細金属球を配置したときに、微
細金属球が転がって移動するのを防止するためである。

微細金属球の製造は以下のような手順で行う。まず、微
細金属線（金線）２を、耐熱性基板22の角部に設けた突
起26を利用して凹部24の上へ張設する。この上に第５図
に示すように微細金属線２を固定するための押え治具28
を被ぶせて固定し、耐熱性基板22と押え治具28をこのま
ま誘電加熱炉等の高温炉に入れ、1060℃で金線を溶融す
る。金線は溶融すると同時に凹部24の間の仕切り部で溶
断され、長さ0.8mmの金線片となって凹部24の中に落下
する。

一般に、溶融金属は表面張力が大きく適当な形状の微細
な固体素材を溶融温度以上に加熱してやると、溶融状態
では、自ら球形状に変化する傾向がある。したがって、
予め得ようとする金属球と同じ質量を持った金属線片を
溶解した後、静かに冷却して凝固するだけで微細金属球
を製造することができる。

したがって、凹部24の中の金属線片は炉の中で溶融し、
同じ質量の微細金属球に形成される。最後に、耐熱性基
板22と押え治具28とを炉から出して冷却することにより
望まれた寸法の微細金属球が得られる。

このようにして各凹部24に微細金属球が得られたなら
ば、第６図に示すように先ず配列装置10を、耐熱性基板
22の各凹部24と配列装置10の各入口14とが合わさるよう
に耐熱性基板22の上に重ね、更に配列装置10の上に微細
金属球４を配列するための配列基板32を重ねる。この状
態で上下を逆にする。これにより各凹部24の微細金属球
４は配列装置10の対応する通路18内を通って落下し、微
細金属球４が配列基板32の上に0.1mmのピッチで配列さ
れる。

尚、微細金属球が通路18を確実に通過するように、配列
基板32の各配列位置に設けられた窪みの底部に微細金属
球の直径よりも小さな貫通穴を設け、配列基板32の裏側
を減圧して微細金属球を配列基板32上に吸引するように
してもよい。

ところで、従来は微細金属球を製造する工程と微細金属
球を配列する工程とがそれぞれ独立していたため、製造
工程から配列工程までを連続的に行うことができず、こ
のため作業能率が悪く、コスト高になっていた。これに
対して、本実施例の微細金属球の配列方法においては、
微細金属線の切断工程、金属線片の溶融工程それに微細
金属球の配列工程を連続的に行うことができるので、作
業効率の向上と量産性の向上を図ることができる。ま
た、一つの配列位置に確実に一つの微細金属球を配列す
ることができるので、歩留りを向上させることができ
る。

尚、上記の実施例では、第１実施例の配列装置を用いた
場合について説明したが、配列装置は第２実施例のもの
であってもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、微細金属球を簡易
な装置により狭いピッチの所定位置に配列することがで
き、しかも配列位置には確実に一つの金属球を配置させ
ることができるので、ICチップの電極とTABリードとの
接続工程において歩留りが向上する微細金属球の配列装
置を提供することができる。

また、本発明によれば、微細金属球の製造工程とその配
列工程とを互いに関連させたことにより、製造工程から
配列工程までの間が簡略化されるので、作業能率の向上
とコストの削減を図り、量産性を向上させることができ
る微細金属球の配列方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例である微細金属球の配列装
置の概略斜視図、第２図（ａ）はその配列装置の概略上
面図、同図（ｂ）はその配列装置の概略側面図、同図
（ｃ）はその配列装置の概略底面図、第３図は第２図
（ｂ）におけるX-X矢視概略部分断面図、第４図は本発
明の第２実施例である微細金属球の配列装置の概略斜視
図、第５図及び第６図は本発明の第３実施例である微細
金属球の配列方法を説明するための図、第７図（ａ）は
本実施例において使用する耐熱性基板の概略拡大部分正
面図、同図（ｂ）はその耐熱性基板のY-Y矢視概略断面
図、同図（ｃ）はその耐熱性基板のZ-Z矢視概略断面図
である。 ２……微細金属線、４……微細金属球、10……配列装
置、14……入口、16……出口、17……カバー、18……通
路、22……耐熱性基板、24……凹部、26……突起、28…
…押え治具、32……配列基板。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】微細金属球の配列ピッチと同一のピッチで
   且つ微細金属球の配列パターンに対応するように形成さ
   れた出口と、該出口に対応して該出口のピッチより大き
   いピッチで形成された入口と、前記出口と前記入口との
   間に設けられた通路とを具備してなる微細金属球の配列
   装置。
2. 【請求項２】前記入口と対応するように同じピッチで区
   切られた凹部が形成された耐熱性基板の凹部の上に微細
   金属線を張設し、該微細金属線を加熱して溶融すること
   により、該微細金属線を切断するとともに前記凹部内に
   微細金属球を形成した後、前記入口と前記凹部とが相対
   するように請求項１記載の配列装置と前記耐熱性基板と
   を重ね合わせることによって、微細金属球を前記入口に
   挿入して前記通路を通過させることにより微細金属球を
   配列することを特徴とする微細金属球の配列方法。