JP2616558B2 - バンプ形成装置およびバンプ形成方法 - Google Patents
バンプ形成装置およびバンプ形成方法Info
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体素子または光素子
の実装に用いられるバンプを形成する、バンプ形成装置
に関する。
の実装に用いられるバンプを形成する、バンプ形成装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子の高密度実装や、光素子の実
装の分野においては素子と基板とを微小なバンプを介し
て接合する、フリップチップ接合が行われている。フリ
ップチップ接合は、モジュールの小型化が可能である。
半導体素子の実装においてフリップチップ接合は、ワイ
ヤボンディング、ＴＡＢ等の接合方法に比べて接合点密
度が大きくできるため実装の高密度化、半導体装置の小
型化を図る事ができる。またこれと同時にフリップチッ
プ接合には、バンプをリフローした時に、溶融したバン
プの表面張力に起因するセルフアライメント効果によっ
て、高精度な接合位置精度が得られるという特徴がある
ため、光素子の実装においては、光素子と光導波路、光
ファイバー等の光部品との光軸の無調整化が可能である
事から光モジュールの実装コスト低減、ひいては光モジ
ュールの低コスト化を図る事ができる。
装の分野においては素子と基板とを微小なバンプを介し
て接合する、フリップチップ接合が行われている。フリ
ップチップ接合は、モジュールの小型化が可能である。
半導体素子の実装においてフリップチップ接合は、ワイ
ヤボンディング、ＴＡＢ等の接合方法に比べて接合点密
度が大きくできるため実装の高密度化、半導体装置の小
型化を図る事ができる。またこれと同時にフリップチッ
プ接合には、バンプをリフローした時に、溶融したバン
プの表面張力に起因するセルフアライメント効果によっ
て、高精度な接合位置精度が得られるという特徴がある
ため、光素子の実装においては、光素子と光導波路、光
ファイバー等の光部品との光軸の無調整化が可能である
事から光モジュールの実装コスト低減、ひいては光モジ
ュールの低コスト化を図る事ができる。
【０００３】半導体素子または光素子を基板にフリップ
チップ接合する場合、基板および素子のいずれか一方ま
たは両方にバンプを形成する必要がある。このバンプを
形成する方法として、基板上に設けられた電極パッド
に、メッキ、蒸着、スパッタリング、半田ペースト印
刷、転写バンプ方式等があるが、工数のかかる真空プロ
セスを使わずに基板上の任意の位置に迅速にバンプを形
成する方法として、プレス打ち抜き法、すなわちリボン
状の薄い金属材料をポンチとダイで打ち抜き、その余力
で打ち抜いた個片を基板上に直接熱圧着する方法が行わ
れている（特開平４−６５８４７号公報「金属突起物の
形成方法および治具」、特開平４−１５２６８２号公報
「アレイ状光素子用サブ基板の作成方法」参照）。この
方法によるバンプ形成は従来、図６に示したような装置
で行われていた。すなわち、図６（ａ）に示したように
バンプ材料であるＡｕＳｎシート１をポンチホルダ６の
下部先端に設けられたスリット１５に挿入し、図６
（ｂ）に示したように打ち抜き用ソレノイド１３を作動
させるとその力は連結ロッド９を介してポンチ２に伝え
られ、ＡｕＳｎシート１をポンチ２とダイ３によって打
ち抜き、打ち抜かれたＡｕＳｎバンプ４はそのまま基板
５上のメタライズ部に圧着される構造になっていた。
チップ接合する場合、基板および素子のいずれか一方ま
たは両方にバンプを形成する必要がある。このバンプを
形成する方法として、基板上に設けられた電極パッド
に、メッキ、蒸着、スパッタリング、半田ペースト印
刷、転写バンプ方式等があるが、工数のかかる真空プロ
セスを使わずに基板上の任意の位置に迅速にバンプを形
成する方法として、プレス打ち抜き法、すなわちリボン
状の薄い金属材料をポンチとダイで打ち抜き、その余力
で打ち抜いた個片を基板上に直接熱圧着する方法が行わ
れている（特開平４−６５８４７号公報「金属突起物の
形成方法および治具」、特開平４−１５２６８２号公報
「アレイ状光素子用サブ基板の作成方法」参照）。この
方法によるバンプ形成は従来、図６に示したような装置
で行われていた。すなわち、図６（ａ）に示したように
バンプ材料であるＡｕＳｎシート１をポンチホルダ６の
下部先端に設けられたスリット１５に挿入し、図６
（ｂ）に示したように打ち抜き用ソレノイド１３を作動
させるとその力は連結ロッド９を介してポンチ２に伝え
られ、ＡｕＳｎシート１をポンチ２とダイ３によって打
ち抜き、打ち抜かれたＡｕＳｎバンプ４はそのまま基板
５上のメタライズ部に圧着される構造になっていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】プレス打ち抜きによる
バンプ形成を行う場合、均一性の高いバンプ形成を実現
するためにはリボン状の金属材料から常に一定の体積で
バンプが打ち抜かれる事と、打ち抜かれたバンプが基板
上に充分な強度で熱圧着されると同時に、バンプに欠け
や割れが生じないようにする事が重要である。しかし従
来のプレス打ち抜きバンプ形成装置は、ポンチ２と連結
ロッド９が直接連結固定されていたので、バンプ４が金
属シート１から打ち抜かれた勢いのまま基板上に押しつ
けられ、これがバンプの欠けや割れの原因となってい
た。また、ポンチの動きをガイドする役目を果たすポン
チホルダ６とダイ３が接着剤によって接合されていた
が、この構造では打ち抜き時に接着面が大きな力を受け
るのでダイの部分がはがれ易く、しかも接着時に生じる
ダイ３の穴とポンチホルダ６の軸心とのズレが打ち抜き
位置ズレやポンチの摩耗を引き起こすという問題があっ
た。また、ポンチ２はφ１mmのシャンク部分とφ１４０
μm の打ち抜き部分からなるが、従来の装置ではポンチ
ホルダ６がポンチ２のシャンク部分のみをガイドしてい
たため、ポンチ２のシャンク部分の径φ１mmに対して正
確に数μm 大きい内径のガイド穴を製作する事は非常に
困難である事からφ１４０μm のポンチ２の打ち抜き部
分を内径φ１５０μm のダイ３中心に数μm の精度でガ
イドするには不十分であり、打ち抜き位置ズレやポンチ
の摩耗が生じ易かった。それに従来の装置ではポンチの
オーバーシュートが起こることからバンプが基板上に押
しつけられる際に荷重を受ける時間が非常に短いため、
バンプ材料と基板上のメタライズ材料等との金属拡散が
充分に行われず、圧着強度が不十分となる問題があっ
た。また従来の装置には金属シート加熱ヒータ１７が設
けてあるが、加熱温度が金属シート材料の軟化温度より
も低いと、打ち抜き時にバンプの欠けや割れが生じると
いう問題があった。
バンプ形成を行う場合、均一性の高いバンプ形成を実現
するためにはリボン状の金属材料から常に一定の体積で
バンプが打ち抜かれる事と、打ち抜かれたバンプが基板
上に充分な強度で熱圧着されると同時に、バンプに欠け
や割れが生じないようにする事が重要である。しかし従
来のプレス打ち抜きバンプ形成装置は、ポンチ２と連結
ロッド９が直接連結固定されていたので、バンプ４が金
属シート１から打ち抜かれた勢いのまま基板上に押しつ
けられ、これがバンプの欠けや割れの原因となってい
た。また、ポンチの動きをガイドする役目を果たすポン
チホルダ６とダイ３が接着剤によって接合されていた
が、この構造では打ち抜き時に接着面が大きな力を受け
るのでダイの部分がはがれ易く、しかも接着時に生じる
ダイ３の穴とポンチホルダ６の軸心とのズレが打ち抜き
位置ズレやポンチの摩耗を引き起こすという問題があっ
た。また、ポンチ２はφ１mmのシャンク部分とφ１４０
μm の打ち抜き部分からなるが、従来の装置ではポンチ
ホルダ６がポンチ２のシャンク部分のみをガイドしてい
たため、ポンチ２のシャンク部分の径φ１mmに対して正
確に数μm 大きい内径のガイド穴を製作する事は非常に
困難である事からφ１４０μm のポンチ２の打ち抜き部
分を内径φ１５０μm のダイ３中心に数μm の精度でガ
イドするには不十分であり、打ち抜き位置ズレやポンチ
の摩耗が生じ易かった。それに従来の装置ではポンチの
オーバーシュートが起こることからバンプが基板上に押
しつけられる際に荷重を受ける時間が非常に短いため、
バンプ材料と基板上のメタライズ材料等との金属拡散が
充分に行われず、圧着強度が不十分となる問題があっ
た。また従来の装置には金属シート加熱ヒータ１７が設
けてあるが、加熱温度が金属シート材料の軟化温度より
も低いと、打ち抜き時にバンプの欠けや割れが生じると
いう問題があった。
【０００５】本発明の目的はこれらの課題を解決し、均
一性の高いバンプを安定に形成するバンプ形成装置を提
供する事にある。
一性の高いバンプを安定に形成するバンプ形成装置を提
供する事にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明によるバンプ形成
装置は、金属シートを打ち抜くためのポンチおよびダイ
と、ポンチを押下するための駆動源とを具備したバンプ
形成装置であって、ポンチと駆動源が緩衝材を介して連
結されている事を特徴とする。また、ポンチの押下動作
をガイドするためのポンチホルダを具備し、ポンチホル
ダとダイとが一体成型された事を特徴とする。また、こ
のポンチは、ダイの内径よりやや小さい径を持つ打ち抜
き部分と、駆動源と連結するためのシャンク部分を有す
るものであって、ポンチホルダは、シャンク部分をガイ
ドする部分および打ち抜き部分をガイドする部分を有す
る事を特徴とする。また、バンプが基板に熱圧着された
後、さらにこのバンプを前記基板に圧着する手段を設け
た事を特徴とする。
装置は、金属シートを打ち抜くためのポンチおよびダイ
と、ポンチを押下するための駆動源とを具備したバンプ
形成装置であって、ポンチと駆動源が緩衝材を介して連
結されている事を特徴とする。また、ポンチの押下動作
をガイドするためのポンチホルダを具備し、ポンチホル
ダとダイとが一体成型された事を特徴とする。また、こ
のポンチは、ダイの内径よりやや小さい径を持つ打ち抜
き部分と、駆動源と連結するためのシャンク部分を有す
るものであって、ポンチホルダは、シャンク部分をガイ
ドする部分および打ち抜き部分をガイドする部分を有す
る事を特徴とする。また、バンプが基板に熱圧着された
後、さらにこのバンプを前記基板に圧着する手段を設け
た事を特徴とする。
【０００７】また本発明によるバンプ形成方法は、この
バンプ形成装置を用いたバンプ形成方法において金属シ
ートをその金属材料の軟化温度以上に加熱して打ち抜き
を行う事を特徴とする。
バンプ形成装置を用いたバンプ形成方法において金属シ
ートをその金属材料の軟化温度以上に加熱して打ち抜き
を行う事を特徴とする。
【０００８】また、本発明によるバンプ形成装置は、金
属シートからバンプを打ち抜き、基板上に固着させるた
めのポンチおよびダイと前記ポンチをガイドするポンチ
ガイドと、前記ポンチを駆動する第１の駆動源と、打ち
抜かれた前記バンプを前記基板に更に加圧するための第
２の駆動源を具備し、前記ポンチと前記第１の駆動源お
よび前記第２の駆動源のそれぞれの動作軸がすべて同一
中心軸上にある事を特徴とする。また本発明によるバン
プ形成装置は、前記第１の駆動源および第２の駆動源が
一体化された事を特徴とする。
属シートからバンプを打ち抜き、基板上に固着させるた
めのポンチおよびダイと前記ポンチをガイドするポンチ
ガイドと、前記ポンチを駆動する第１の駆動源と、打ち
抜かれた前記バンプを前記基板に更に加圧するための第
２の駆動源を具備し、前記ポンチと前記第１の駆動源お
よび前記第２の駆動源のそれぞれの動作軸がすべて同一
中心軸上にある事を特徴とする。また本発明によるバン
プ形成装置は、前記第１の駆動源および第２の駆動源が
一体化された事を特徴とする。
【０００９】
【作用】本発明によれば、まずポンチと駆動源とを連結
する連結ロッドが緩衝材を介してポンチと連結されてい
るため、バンプが金属シートから打ち抜かれた勢いのま
ま基板上に押しつけられてもこの緩衝材により衝突の衝
撃が緩和され、バンプの著しい潰れ、ひいては割れや欠
けを防ぐ事ができると同時に、バンプの潰れによる横方
向への広がりが少なくできるので狭ピッチのバンプ形成
が可能である。
する連結ロッドが緩衝材を介してポンチと連結されてい
るため、バンプが金属シートから打ち抜かれた勢いのま
ま基板上に押しつけられてもこの緩衝材により衝突の衝
撃が緩和され、バンプの著しい潰れ、ひいては割れや欠
けを防ぐ事ができると同時に、バンプの潰れによる横方
向への広がりが少なくできるので狭ピッチのバンプ形成
が可能である。
【００１０】また、ポンチホルダとダイが一体成型され
ているので従来のようなポンチホルダとダイの接着時に
生じる軸心ズレが無く、バンプ打ち抜き位置ズレを防ぐ
事ができ、しかもダイ部分の剥離の恐れが無い。
ているので従来のようなポンチホルダとダイの接着時に
生じる軸心ズレが無く、バンプ打ち抜き位置ズレを防ぐ
事ができ、しかもダイ部分の剥離の恐れが無い。
【００１１】また、ポンチホルダによりポンチのシャン
ク部分だけでなく打ち抜き部分がさらに高精度にダイ中
心にガイドされるのでポンチとダイの軸心ズレが減少
し、良好に打ち抜きができる。
ク部分だけでなく打ち抜き部分がさらに高精度にダイ中
心にガイドされるのでポンチとダイの軸心ズレが減少
し、良好に打ち抜きができる。
【００１２】また、バンプを打ち抜き、基板に押しつけ
た後さらにバンプに荷重をかけて基板に充分な時間加圧
する事によりバンプ材料と基板上のメタライズ材料との
間の金属拡散が充分に行われるのでバンプの固着温度を
高める事ができる。
た後さらにバンプに荷重をかけて基板に充分な時間加圧
する事によりバンプ材料と基板上のメタライズ材料との
間の金属拡散が充分に行われるのでバンプの固着温度を
高める事ができる。
【００１３】また、金属シートを、その金属材料の軟化
温度以上に加熱して打ち抜く事により金属材料の柔軟性
が得られるので打ち抜き時に生じるバンプの欠けを防ぐ
事ができる。
温度以上に加熱して打ち抜く事により金属材料の柔軟性
が得られるので打ち抜き時に生じるバンプの欠けを防ぐ
事ができる。
【００１４】ＡｕＳｎシートを打ち抜く場合を例にとる
と、ＡｕＳｎの引張応力は図２に示したように温度が高
くなるに従って減少し、７５℃以上で軟化する。筆者ら
が行った実験によると軟化温度以下で打ち抜きを行うと
バンプの割れや欠けが著しく増加し、逆に軟化温度以上
ではそのようなトラブルが激減するという結果を得た。
よって軟化温度以上に加熱して打ち抜きを行う事により
バンプの均一性を高める事ができる。
と、ＡｕＳｎの引張応力は図２に示したように温度が高
くなるに従って減少し、７５℃以上で軟化する。筆者ら
が行った実験によると軟化温度以下で打ち抜きを行うと
バンプの割れや欠けが著しく増加し、逆に軟化温度以上
ではそのようなトラブルが激減するという結果を得た。
よって軟化温度以上に加熱して打ち抜きを行う事により
バンプの均一性を高める事ができる。
【００１５】本発明によるバンプ形成装置はポンチとダ
イによってＡｕＳｎシートからバンプを打ち抜き基板上
に固着した後、更にポンチに荷重を加えてバンプを基板
に対して加圧する事によりバンプを塑性変形させ、それ
によってＡｕＳｎシートの新生面を生じさせ、バンプと
電極パッドとの金属拡散を促進するのでバンプの固着性
を向上させる事ができる。しかも、ポンチ、ポンチの駆
動源および加圧のための駆動源のそれぞれの動作軸が一
致しているため打ち抜き力、打ち抜き後の加圧力ともポ
ンチに対して真直かつ効率的に作用させる事ができ、ポ
ンチ押下時、バンプ加圧時に生じ易いポンチとダイの軸
心ズレを防ぐ事ができる。また、一つの駆動源によって
バンプの打ち抜きと打ち抜き後の加圧とを行うようにす
る事により装置の構造を簡素化する事ができる。
イによってＡｕＳｎシートからバンプを打ち抜き基板上
に固着した後、更にポンチに荷重を加えてバンプを基板
に対して加圧する事によりバンプを塑性変形させ、それ
によってＡｕＳｎシートの新生面を生じさせ、バンプと
電極パッドとの金属拡散を促進するのでバンプの固着性
を向上させる事ができる。しかも、ポンチ、ポンチの駆
動源および加圧のための駆動源のそれぞれの動作軸が一
致しているため打ち抜き力、打ち抜き後の加圧力ともポ
ンチに対して真直かつ効率的に作用させる事ができ、ポ
ンチ押下時、バンプ加圧時に生じ易いポンチとダイの軸
心ズレを防ぐ事ができる。また、一つの駆動源によって
バンプの打ち抜きと打ち抜き後の加圧とを行うようにす
る事により装置の構造を簡素化する事ができる。
【００１６】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。
る。
【００１７】図１（ａ）に本発明によるバンプ形成装置
の概略図を示す。まず、バンプ材料として厚さ７０μm
、巾１mmのＡｕＳｎはんだシート１をポンチホルダ６
の下部先端に設けられた高さ１５０μm 、巾１．１mmの
スリット１５に挿入する。ポンチホルダ６とダイ３は一
体成型されている。ポンチホルダ６はポンチホルダアー
ム７によって支持され、その内部には金属シート加熱用
ヒータ１７が設けられており、このヒータによってＡｕ
ＳｎシートをＡｕＳｎの軟化温度以上である１５０℃に
加熱する。次に基板上のバンプを形成すべき位置の直上
にポンチの軸が位置するようにＸＹＺステージ８によっ
て位置調整を行う。次に打ち抜き用ソレノイド１３を作
動させるとその力は連結ロッド９に伝わる。打ち抜き用
ソレノイド１３と連結ロッド９はそれぞれソレノイドア
ーム１４、ロッド支持アーム１０によって支持されてい
る。そしてソレノイドアーム１４、ロッド支持アーム１
０およびポンチホルダアーム７は支柱１６によって支持
されている。ここで緩衝ばね１１は連結ロッド９とポン
チホルダアーム７との間に設けられたポンチ復帰用ばね
１２よりも弱く設定する。それによって、連結ロッド９
が下降すると緩衝ばね１１が先に収縮し、連結ロッド９
が直接ポンチ２の上部に突き当たり、その状態で図１
（ｂ）に示したようにＡｕＳｎシート１をポンチ２とダ
イ３によって打ち抜き、打ち抜かれたＡｕＳｎバンプ４
はそのまま基板５上に押しつけられる。ポンチホルダ６
のポンチガイド穴径は約１mmであり、ポンチ２のシャン
ク部分はφ１mm、打ち抜き部分はφ１４０μm 、打ち抜
き部分の長さは１mmであり、ダイ３の内径はφ１５０μ
m 、ダイ３の穴の長さは３００μm である。ここでダイ
の穴径はＡｕＳｎシート１を打ち抜くダイ上面よりもバ
ンプ４の出口となるダイ下面の方が大きくなるように加
工するとバンプ４がダイ３下面から出る際の引っかかり
を防ぐ事ができ、打ち抜き位置ズレを減少させる効果が
ある。また、緩衝ばね１１は打ち抜き時の勢いのままバ
ンプ４が基板５に衝突する衝撃を緩和する役目を果た
す。ポンチ２の停止位置は連結ロッド９の下端がポンチ
ホルダアーム７の上面に突き当たる事によって位置決め
される。連結ロッド９および打ち抜き用ソレノイド１３
のプランジャ部分２１の可動量は約１mm、ポンチ２の連
結ロッド９に対する可動量は３００μm とする。ポンチ
２下降時のポンチ２先端と基板５上面との間隔はＡｕＳ
ｎシート１の厚さより小さく、かつ０より大きい範囲と
なるようにＸＹＺステージ８によって調節する。次に加
圧用ソレノイド１９に電流を流すことによってポンチ２
をさらに押下し、約０．５〜１秒間バンプ４を基板５上
に加圧する。また、基板５は基板加熱用ヒータ１８によ
って約１５０℃に加熱する事によって基板５上のメタラ
イズ材料とバンプ材料との金属拡散を促進し、バンプ４
の固着強度を高める。最後に加圧用ソレノイド１９およ
び打ち抜き用ソレノイド１３の電流を切るとポンチ２は
ポンチ復帰用ばね１２によって上昇し初期の位置へ戻
る。なお、ポンチガイド穴の下端にはダイの内径と同じ
φ１５０μm のくびれ部分２０が設けてあり、高精度に
ポンチをガイドすると共にポンチ復帰時にＡｕＳｎシー
ト１に刺さったポンチ２を引き抜く役目を果たす。
の概略図を示す。まず、バンプ材料として厚さ７０μm
、巾１mmのＡｕＳｎはんだシート１をポンチホルダ６
の下部先端に設けられた高さ１５０μm 、巾１．１mmの
スリット１５に挿入する。ポンチホルダ６とダイ３は一
体成型されている。ポンチホルダ６はポンチホルダアー
ム７によって支持され、その内部には金属シート加熱用
ヒータ１７が設けられており、このヒータによってＡｕ
ＳｎシートをＡｕＳｎの軟化温度以上である１５０℃に
加熱する。次に基板上のバンプを形成すべき位置の直上
にポンチの軸が位置するようにＸＹＺステージ８によっ
て位置調整を行う。次に打ち抜き用ソレノイド１３を作
動させるとその力は連結ロッド９に伝わる。打ち抜き用
ソレノイド１３と連結ロッド９はそれぞれソレノイドア
ーム１４、ロッド支持アーム１０によって支持されてい
る。そしてソレノイドアーム１４、ロッド支持アーム１
０およびポンチホルダアーム７は支柱１６によって支持
されている。ここで緩衝ばね１１は連結ロッド９とポン
チホルダアーム７との間に設けられたポンチ復帰用ばね
１２よりも弱く設定する。それによって、連結ロッド９
が下降すると緩衝ばね１１が先に収縮し、連結ロッド９
が直接ポンチ２の上部に突き当たり、その状態で図１
（ｂ）に示したようにＡｕＳｎシート１をポンチ２とダ
イ３によって打ち抜き、打ち抜かれたＡｕＳｎバンプ４
はそのまま基板５上に押しつけられる。ポンチホルダ６
のポンチガイド穴径は約１mmであり、ポンチ２のシャン
ク部分はφ１mm、打ち抜き部分はφ１４０μm 、打ち抜
き部分の長さは１mmであり、ダイ３の内径はφ１５０μ
m 、ダイ３の穴の長さは３００μm である。ここでダイ
の穴径はＡｕＳｎシート１を打ち抜くダイ上面よりもバ
ンプ４の出口となるダイ下面の方が大きくなるように加
工するとバンプ４がダイ３下面から出る際の引っかかり
を防ぐ事ができ、打ち抜き位置ズレを減少させる効果が
ある。また、緩衝ばね１１は打ち抜き時の勢いのままバ
ンプ４が基板５に衝突する衝撃を緩和する役目を果た
す。ポンチ２の停止位置は連結ロッド９の下端がポンチ
ホルダアーム７の上面に突き当たる事によって位置決め
される。連結ロッド９および打ち抜き用ソレノイド１３
のプランジャ部分２１の可動量は約１mm、ポンチ２の連
結ロッド９に対する可動量は３００μm とする。ポンチ
２下降時のポンチ２先端と基板５上面との間隔はＡｕＳ
ｎシート１の厚さより小さく、かつ０より大きい範囲と
なるようにＸＹＺステージ８によって調節する。次に加
圧用ソレノイド１９に電流を流すことによってポンチ２
をさらに押下し、約０．５〜１秒間バンプ４を基板５上
に加圧する。また、基板５は基板加熱用ヒータ１８によ
って約１５０℃に加熱する事によって基板５上のメタラ
イズ材料とバンプ材料との金属拡散を促進し、バンプ４
の固着強度を高める。最後に加圧用ソレノイド１９およ
び打ち抜き用ソレノイド１３の電流を切るとポンチ２は
ポンチ復帰用ばね１２によって上昇し初期の位置へ戻
る。なお、ポンチガイド穴の下端にはダイの内径と同じ
φ１５０μm のくびれ部分２０が設けてあり、高精度に
ポンチをガイドすると共にポンチ復帰時にＡｕＳｎシー
ト１に刺さったポンチ２を引き抜く役目を果たす。
【００１８】本実施例において打ち抜く金属材料として
ＡｕＳｎを用いたが、本発明はＰｂＳｎ、Ａｕ等、他の
材料にも適用可能である。また、ポンチの駆動源および
打ち抜き後のバンプの加圧手段としてソレノイドを用い
たが、圧電アクチュエータ、ボイスコイル等、他のアク
チュエータを用いてもよく、支柱１６とポンチホルダア
ーム７との間に断熱材を介在させる事によりＡｕＳｎシ
ート１を効率的に加熱できる。同じ理由でステージ８と
基板加熱用ヒータ１８との間に断熱材料を介在させても
良い。そうする事によってポンチ２先端部と基板５との
間隔が変動するトラブルを防ぐ事ができる。
ＡｕＳｎを用いたが、本発明はＰｂＳｎ、Ａｕ等、他の
材料にも適用可能である。また、ポンチの駆動源および
打ち抜き後のバンプの加圧手段としてソレノイドを用い
たが、圧電アクチュエータ、ボイスコイル等、他のアク
チュエータを用いてもよく、支柱１６とポンチホルダア
ーム７との間に断熱材を介在させる事によりＡｕＳｎシ
ート１を効率的に加熱できる。同じ理由でステージ８と
基板加熱用ヒータ１８との間に断熱材料を介在させても
良い。そうする事によってポンチ２先端部と基板５との
間隔が変動するトラブルを防ぐ事ができる。
【００１９】図３に本発明の第２の実施例によるバンプ
形成装置の構成を、図４に本実施例におけるバンプの打
ち抜きおよび加圧のプロファイルをそれぞれ示す。ま
ず、リボン状に加工されたＡｕＳｎシート１を、図３
（ａ）に示したように、ポンチホルダ６下部に設けられ
たスリット１５に挿入する。ここで、ＡｕＳｎシート１
の材料は厚さ５０μm のＡｕＳｎ共晶はんだとする。次
に打ち抜きソレノイド１３を作動させるとその力は打ち
抜き連結ロッド２２、緩衝ばね１１を介してポンチ２を
押下させる。するとポンチ２下端は図３（ｂ）に示した
ようにＡｕＳｎシート１に突き当たり、更に打ち抜き連
結ロッド２２を押下させると図３（ｃ）のようにポンチ
２上端が打ち抜き連結ロッド２２に直接押下される状態
となる。更に打ち抜き連結ロッド２２を押下させるとポ
ンチ２とダイ３によりＡｕＳｎシート１からバンプ４が
打ち抜かれ、図３（ｄ）のようにバンプ４が基板５上の
電極パッド２３に固着される。この瞬間は図４の加圧プ
ロファイルのうち、はじめのピークに対応する。ポンチ
２の直径およびダイ３の穴径はそれぞれφ６５μm およ
びφ７５μm とする。打ち抜き連結ロッド２２の停止位
置は打ち抜き連結ロッド２２下端がポンチホルダ６上面
に突き当たる事により機械的に位置決めされ、バンプ４
が基板５に衝突した際の衝撃は緩衝ばね１１によて緩和
される。図３（ｄ）の時点でバンプ４は緩衝ばね１１の
ばねの力によってポンチ２と基板５の間に挟まれている
状態となる。次に、本発明による構造のバンプ形成装置
では、このままの状態で加圧用ソレノイド１９を作動さ
せ、加圧連結ロッド２５を介してポンチ２によりバンプ
４を電極パッド２３に対して加圧し、バンプ４を塑性変
形させる。この加圧は図４の加圧プロファイルのうち、
ピークの後の部分に対応する。ここで、打ち抜き連結ロ
ッド２２は中心が中空構造になっており、その内部を加
圧連結ロッド２５が貫通する構造となっている。これに
より、ポンチ２、打ち抜き用ソレノイド１３および加圧
用ソレノイド１９のそれぞれの動作軸が一致しているた
め打ち抜き力、打ち抜き後の加圧力ともポンチ２に対し
て真直かつ効率的に作用させる事ができ、ポンチ押下
時、バンプ加圧時に生じ易いポンチとダイの軸心ズレを
防ぐ事ができるので、安定したバンプ形成が可能であ
る。なお、加圧ソレノイドはソレノイドアーム１４によ
って把持固定されている。このような打ち抜き後の加圧
を行う事によりバンプと電極パッドとの界面の酸化膜を
分断破壊し、バンプ、パッド間の相互金属拡散を促進さ
せることでバンプの固着性を向上させる。
形成装置の構成を、図４に本実施例におけるバンプの打
ち抜きおよび加圧のプロファイルをそれぞれ示す。ま
ず、リボン状に加工されたＡｕＳｎシート１を、図３
（ａ）に示したように、ポンチホルダ６下部に設けられ
たスリット１５に挿入する。ここで、ＡｕＳｎシート１
の材料は厚さ５０μm のＡｕＳｎ共晶はんだとする。次
に打ち抜きソレノイド１３を作動させるとその力は打ち
抜き連結ロッド２２、緩衝ばね１１を介してポンチ２を
押下させる。するとポンチ２下端は図３（ｂ）に示した
ようにＡｕＳｎシート１に突き当たり、更に打ち抜き連
結ロッド２２を押下させると図３（ｃ）のようにポンチ
２上端が打ち抜き連結ロッド２２に直接押下される状態
となる。更に打ち抜き連結ロッド２２を押下させるとポ
ンチ２とダイ３によりＡｕＳｎシート１からバンプ４が
打ち抜かれ、図３（ｄ）のようにバンプ４が基板５上の
電極パッド２３に固着される。この瞬間は図４の加圧プ
ロファイルのうち、はじめのピークに対応する。ポンチ
２の直径およびダイ３の穴径はそれぞれφ６５μm およ
びφ７５μm とする。打ち抜き連結ロッド２２の停止位
置は打ち抜き連結ロッド２２下端がポンチホルダ６上面
に突き当たる事により機械的に位置決めされ、バンプ４
が基板５に衝突した際の衝撃は緩衝ばね１１によて緩和
される。図３（ｄ）の時点でバンプ４は緩衝ばね１１の
ばねの力によってポンチ２と基板５の間に挟まれている
状態となる。次に、本発明による構造のバンプ形成装置
では、このままの状態で加圧用ソレノイド１９を作動さ
せ、加圧連結ロッド２５を介してポンチ２によりバンプ
４を電極パッド２３に対して加圧し、バンプ４を塑性変
形させる。この加圧は図４の加圧プロファイルのうち、
ピークの後の部分に対応する。ここで、打ち抜き連結ロ
ッド２２は中心が中空構造になっており、その内部を加
圧連結ロッド２５が貫通する構造となっている。これに
より、ポンチ２、打ち抜き用ソレノイド１３および加圧
用ソレノイド１９のそれぞれの動作軸が一致しているた
め打ち抜き力、打ち抜き後の加圧力ともポンチ２に対し
て真直かつ効率的に作用させる事ができ、ポンチ押下
時、バンプ加圧時に生じ易いポンチとダイの軸心ズレを
防ぐ事ができるので、安定したバンプ形成が可能であ
る。なお、加圧ソレノイドはソレノイドアーム１４によ
って把持固定されている。このような打ち抜き後の加圧
を行う事によりバンプと電極パッドとの界面の酸化膜を
分断破壊し、バンプ、パッド間の相互金属拡散を促進さ
せることでバンプの固着性を向上させる。
【００２０】第２の実施例によるバンプ形成装置におい
てはバンプ打ち抜き用、打ち抜き後のバンプ加圧用の２
つのソレノイドを用いたが、本発明の第３の実施例であ
る図５に示したように、複数の停止位置が設定できるア
クチュエータを用いる事により、駆動源を一体化するこ
とでバンプ形成装置の構造を簡素化する事ができる。ま
ず、アクチュエータ２６によって打ち抜き連結ロッド２
２、緩衝ばね１１を介して駆動されるポンチ２と、ダイ
３によって図５（ａ）〜（ｃ）のようにＡｕＳｎシート
１からバンプ４を打ち抜き、それと同時に基板５上の電
極パッド２３に熱圧着、仮固定する。この時点で打ち抜
き連結ロッド２２は図５（ｃ）に示した位置で一旦停止
する。打ち抜き連結ロッド２２の停止位置はアクチュエ
ータ２６の停止位置を電気的に制御する事によって位置
決めされる。ＡｕＳｎシート１の材料、ポンチ２および
ダイ３の仕様は第２の実施例と同様とする。打ち抜きに
よる衝撃は第２の実施例と同様にポンチ２上部に設けら
れた緩衝ばね１１によって緩和する。次に図５（ｄ）に
示したようにバンプ４が緩衝ばね１１のばねの力によっ
てポンチ２と基板５との間に挟まれている状態でアクチ
ュエータ２６を一旦停止位置より更に下方へ、ポンチ２
を押下するように動作させ、ポンチ２によりバンプ４を
電極パッド２３に対して加圧する。加圧プロファイルは
第２の実施例と同様であり、図４に示した通りである。
てはバンプ打ち抜き用、打ち抜き後のバンプ加圧用の２
つのソレノイドを用いたが、本発明の第３の実施例であ
る図５に示したように、複数の停止位置が設定できるア
クチュエータを用いる事により、駆動源を一体化するこ
とでバンプ形成装置の構造を簡素化する事ができる。ま
ず、アクチュエータ２６によって打ち抜き連結ロッド２
２、緩衝ばね１１を介して駆動されるポンチ２と、ダイ
３によって図５（ａ）〜（ｃ）のようにＡｕＳｎシート
１からバンプ４を打ち抜き、それと同時に基板５上の電
極パッド２３に熱圧着、仮固定する。この時点で打ち抜
き連結ロッド２２は図５（ｃ）に示した位置で一旦停止
する。打ち抜き連結ロッド２２の停止位置はアクチュエ
ータ２６の停止位置を電気的に制御する事によって位置
決めされる。ＡｕＳｎシート１の材料、ポンチ２および
ダイ３の仕様は第２の実施例と同様とする。打ち抜きに
よる衝撃は第２の実施例と同様にポンチ２上部に設けら
れた緩衝ばね１１によって緩和する。次に図５（ｄ）に
示したようにバンプ４が緩衝ばね１１のばねの力によっ
てポンチ２と基板５との間に挟まれている状態でアクチ
ュエータ２６を一旦停止位置より更に下方へ、ポンチ２
を押下するように動作させ、ポンチ２によりバンプ４を
電極パッド２３に対して加圧する。加圧プロファイルは
第２の実施例と同様であり、図４に示した通りである。
【００２１】以上の実施例では、緩衝材の例として、つ
る巻きばねを示したが、この他に空気ばね、板ばね、ゴ
ム等の弾性体であれば、適用可能である。
る巻きばねを示したが、この他に空気ばね、板ばね、ゴ
ム等の弾性体であれば、適用可能である。
【００２２】
【発明の効果】以上に述べたような構造を採用する事に
より、本発明は均一性の高いバンプを充分な強度で基板
上に形成するという効果を有する。
より、本発明は均一性の高いバンプを充分な強度で基板
上に形成するという効果を有する。
【図１】本発明による打ち抜きバンプ形成装置を示す
図。
図。
【図２】ＡｕＳｎの引張応力の温度依存性を示す図。
【図３】本発明の第２の実施例によるバンプ形成装置の
構造および動作を示す断面図。
構造および動作を示す断面図。
【図４】本発明の第２の実施例によるバンプ形成装置の
加圧プロファイルを示す図。
加圧プロファイルを示す図。
【図５】本発明の第３の実施例によるバンプ形成装置の
構造および動作を示す断面図。
構造および動作を示す断面図。
【図６】従来の打ち抜きバンプ形成装置を示す図。
１ ＡｕＳｎシート ２ ポンチ ３ ダイ ４ バンプ ５ 基板 ６ ポンチホルダ ７ ポンチホルダアーム ８ ＸＹＺステージ ９ 連結ロッド １０ ロッドアーム １１ 緩衝ばね １２ ポンチ復帰用ばね １３ 打ち抜き用ソレノイド １４ ソレノイドアーム １５ スリット １６ 支柱 １７ 金属シート加熱用ヒータ １８ 基板加熱用ヒータ １９ 加圧用ソレノイド ２０ くびれ ２１ プランジャ ２２ 打ち抜き連結ロッド ２３ 電極パッド ２４ 支持アーム ２５ 加圧連結ロッド ２６ アクチュエータ ２７ ポンチヘッド
フロントページの続き (72)発明者 金山 義信 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気 株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−120735（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−56400（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−3442（ＪＰ，Ａ)
Claims (7)
- 【請求項１】金属シートを打ち抜くためのポンチおよび
ダイと、前記ポンチを押下するための駆動源とを具備し
たバンプ形成装置であって、前記ポンチと前記駆動源が
緩衝材を介して連結されている事を特徴とするバンプ形
成装置。 - 【請求項２】前記ポンチの押下動作をガイドするための
ポンチホルダを具備し、前記ポンチホルダと前記ダイと
が一体成型された事を特徴とする請求項１記載のバンプ
形成装置。 - 【請求項３】前記ポンチは、前記ダイの内径よりやや小
さい外径を持つ打ち抜き部分と、前記駆動源と連結する
ためのシャンク部分を有するものであって、前記ポンチ
ホルダは、前記シャンク部分をガイドする部分および前
記打ち抜き部分をガイドする部分を有する事を特徴とす
る請求項１または２記載のバンプ形成装置。 - 【請求項４】前記バンプが前記基板に熱圧着された後、
さらに前記バンプを前記基板に圧着する手段を設けた事
を特徴とする請求項１乃至３記載のバンプ形成装置。 - 【請求項５】請求項１記載のバンプ形成装置を用いたバ
ンプ形成方法において前記金属シートを前記金属材料の
軟化温度以上に加熱して打ち抜きを行う事を特徴とする
バンプ形成方法。 - 【請求項６】金属シートからバンプを打ち抜き、基板上
に固着させるためのポンチおよびダイと前記ポンチをガ
イドするポンチガイドと、前記ポンチを駆動する第１の
駆動源と、打ち抜かれた前記バンプを前記基板に更に加
圧するための第２の駆動源を具備し、前記ポンチと前記
第１の駆動源および前記第２の駆動源のそれぞれの動作
軸がすべて同一軸上にある事を特徴とするバンプ形成装
置。 - 【請求項７】請求項６記載のバンプ形成装置において前
記第１の駆動源および第２の駆動源が一体化された事を
特徴とするバンプ形成装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6144279A JP2616558B2 (ja) | 1993-12-14 | 1994-06-27 | バンプ形成装置およびバンプ形成方法 |
| US08/353,134 US5573170A (en) | 1993-12-14 | 1994-12-09 | Bump forming apparatus |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31331793 | 1993-12-14 | ||
| JP5-313317 | 1993-12-14 | ||
| JP6144279A JP2616558B2 (ja) | 1993-12-14 | 1994-06-27 | バンプ形成装置およびバンプ形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07226401A JPH07226401A (ja) | 1995-08-22 |
| JP2616558B2 true JP2616558B2 (ja) | 1997-06-04 |
Family
ID=26475742
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6144279A Expired - Fee Related JP2616558B2 (ja) | 1993-12-14 | 1994-06-27 | バンプ形成装置およびバンプ形成方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5573170A (ja) |
| JP (1) | JP2616558B2 (ja) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09219416A (ja) * | 1996-02-09 | 1997-08-19 | Yamaha Corp | 半導体装置の製造方法及び製造装置 |
| US5735452A (en) * | 1996-06-17 | 1998-04-07 | International Business Machines Corporation | Ball grid array by partitioned lamination process |
| JP4371497B2 (ja) * | 1999-10-19 | 2009-11-25 | パナソニック株式会社 | バンプボンディング用加熱装置 |
| JP4206320B2 (ja) | 2003-09-19 | 2009-01-07 | 株式会社ルネサステクノロジ | 半導体集積回路装置の製造方法 |
| JP4529807B2 (ja) * | 2005-06-10 | 2010-08-25 | セイコーエプソン株式会社 | 液体噴射ヘッドのノズル開口形成用ポンチ、及び、液体噴射ヘッドの製造方法 |
| US20070023478A1 (en) * | 2005-08-01 | 2007-02-01 | Tyco Electronics Corporation | Thermocompression bonding module and method of using the same |
| US20090155958A1 (en) * | 2007-12-13 | 2009-06-18 | Boris Kolodin | Robust die bonding process for led dies |
| IT1402740B1 (it) * | 2010-10-19 | 2013-09-18 | Btsr Int Spa | Dispositivo di taglio di un filo tessile durante la sua alimentazione ad un elemento operatore |
| JP5299403B2 (ja) * | 2010-11-09 | 2013-09-25 | 株式会社デンソー | 孔加工装置および孔加工方法 |
| US8474681B1 (en) * | 2012-03-01 | 2013-07-02 | Antaya Technologies Corp. | Solder apparatus |
| JP6233137B2 (ja) * | 2014-03-28 | 2017-11-22 | 日本電気株式会社 | バンプ形成装置、およびバンプ付部品の製造方法 |
| CN105034062B (zh) * | 2015-08-12 | 2017-02-01 | 南通超达装备股份有限公司 | 热刀冲切汽车扶手装置 |
| CN107470444B (zh) * | 2017-09-30 | 2018-11-06 | 象山信基机械厂 | 用于工件冲压的装置 |
| KR20220051102A (ko) * | 2020-10-16 | 2022-04-26 | 삼성디스플레이 주식회사 | 필름 절단 장치, 이를 이용한 필름 절단 방법, 및 이에 의해 절단된 회로 필름을 포함하는 표시 장치 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3958476A (en) * | 1975-06-30 | 1976-05-25 | Houdaille Industries, Inc. | Punching device with punch retainer |
| US4341137A (en) * | 1979-10-02 | 1982-07-27 | The Warner & Swasey Company | Material forming apparatus |
| JPS5656400A (en) * | 1979-10-12 | 1981-05-18 | Torai Engineering Kk | Cutting method by dashinggagainst system and its device |
| JPH043442A (ja) * | 1990-04-19 | 1992-01-08 | Nec Corp | Ｔａｂインナーリードのバンプ構造およびその形成方法 |
| JPH0671034B2 (ja) * | 1990-07-06 | 1994-09-07 | 日本電気株式会社 | 金属突起物の形成方法および治具 |
| JPH0748498B2 (ja) * | 1990-09-12 | 1995-05-24 | 日本電気株式会社 | バンプ形成治具及びバンプ形成装置 |
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