JP2780407B2 - Ｔａｂインナーリードのバンプ形成用ポンチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔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 Au
tomated Bonding）用テープキャリアのインナーリード
先端部に、機械的なプレス加工により成形するバンプの
形成用ポンチに関する。

〔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また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
を形成する方法には、例えば、「アイビーエムジャーナ
ル（IBM Journal）」第８巻（1964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 ＆ Pr
oduction）」、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、30〜40μ
ｍ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。

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、材料コストが高く、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となるため、バン
プ形成工程が長くなるという課題がある。

このため、特公昭64−10094号公報に記載のように、
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18の先端部に凹部23を加工し、ペデスタル24
を製作する方法が提案されている（第８図参照）。この
方法は、下型にフィルムとインナーリード18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を有する上型を降下させてインナ
ーリード18の先端部に凹部23をプレス加工によって形成
し、バンプとなるペデスタル24をインナーリード先端部
に形成する方法である。なお、上型の凸部により押圧さ
れたインナーリード18の凹部23の材料の逃げのため、幅
方向に切欠きが設けられている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、このようなプレス加工方法によりインナー
リード先端部に成形されたバンプは、インナーリードの
外形部分を金型を用いて成型した断面形状が中実構造の
バンプのため、半導体素子とバンプを熱圧着で接合する
工程において作用させる圧縮荷重に対して、ほぼ剛体と
して作用する。このため個々のバンプの高さにバラツキ
があると、半導体素子とバンプを接合するとき、すべて
のバンプを均一に接合することができず、電気的に接続
不良が発生する課題がある。接続不良を発生させないた
めには、バンプの高さのバラツキを少なくとも0.5μｍ
以下とすることが必要であり、極めて高精度にバンプを
形成することが要求される。また、インナーリードの凹
部には、事前に切欠きを設ける加工を行う必要がある等
の課題がある。

本発明の目的はこのような従来の課題を解決し、バン
プ高さのバラツキが存在しても十分な強度で半導体素子
との接合が可能な中空構造のバンプを、容易に形成する
ことができる、TABインナーリードのバンプ形成用ポン
チを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を達成するため、本発明に係るTABインナー
リードのバンプ形成用ポンチにおいては、TAB用テープ
キャリアのインナーリード先端部近傍に、機械的なプレ
ス加工によりバンプを形成するバンプ形成用ポンチであ
って、ポンチホルダと、該ホルダに弾性体を介して支持
された筒体と、バンプ形成用ピンとを有し、 前記筒体の下端開口縁はインナーリードの圧下面を形
成するものであり、 前記ピンはポンチホルダに支持されて筒体内に挿通さ
れ、該ピンの下端に形成された凸部は前記筒体の下端開
口縁より上方に後退して位置し、弾性体の弾性変形によ
り筒体の下端開口より突出可能としたものである。

〔作用〕

バンプ高さにバラツキか生じても、良好な接続を可能
とするバンプ構造として、第４図に示すようにポンチと
ダイスを用いた機械的なプレス法により、インナーリー
ド18の幅よりも小さなドーム状に形成した中空構造のバ
ンプ19が考えられる。中空構造バンプ19ではバンプ形成
のための前加工が不用となり、バンプ形成工程を大幅に
簡略化できるという利点があり、しかも中実構造に比べ
圧縮力に対して変形し易いバンプ構造となるため、バン
プの高さにバラツキが存在しても熱圧着時の圧縮荷重に
よりバンプが塑性変形し均一な高さに矯正することがで
きる。このため、バンプ高さにバラツキが存在しても、
中空バンプを半導体素子の全ての電極部と均一に接触さ
せることができる。

ところが第４図に示すような中空バンプ19をポンチ25
及びダイス17によりプレス加工で形成すると、バンプ形
成時の応力によりインナーリード18の先端が第９図
（ａ）に示すように変形する。またポンチ25がインナー
リード18に押し込まれると、ポンチ25と中空バンプ19内
面が密着するため、中空バンプ19中に押し込まれたポン
チ25をバンプ19から容易に離脱させることができず、第
９図（ｂ）に示すようにインナーリード18に変形が生じ
る。ここでインナーリード18に変形が生じると、半導体
素子の電極部とバンプ19とを良好に接合できなくなると
いう問題が生じる。機械的なプレス加工により、インナ
ーリード18に変形を生じさせることなくバンプ形成を行
うためには、ポンチ25をインナーリード18に押し込む際
およびポンチを離脱させる際に、ポンチ周囲のインナー
リードを拘束しておくことが必要となる。

本発明のバンプ形成用ポンチは第１図に示すように、
ポンチホルダ11に、下端面11aにてインナーリード18を
圧下する筒体11bを弾性体（バネ15）により弾性支持
し、下端に凸部13を有するバンプ形成用ピン12を筒体11
bに挿通させてピン12をポンチホルダ11に固定保持した
ものである。

ピン12の先端の凸部13は筒体11bの下端面11aより内側
に配置されている。第３図（ａ），（ｂ）に示すように
バンプ形成時には、まず筒体11bの下端面11aがインナー
リード18を圧下する。筒体11bの下部開口の中心軸から
内周面までの距離は、インナーリード18上に形成する中
空バンプ19の中心から、インナーリード18の先端までの
距離よりも少なくとも短く形成されているため、筒体11
bによりインナーリード18の先端を拘束することができ
る。

ポンチをさらにインナーリード18に押し込むと、ポン
チホルダ11に設けられた良好な弾性体15が収縮し、イン
ナーリード18の先端を拘束した状態で第３図（ｂ）に示
すようにピン12先端の凸部13がインナーリード18に押し
込まれる。さらに第３図（ｃ）に示すように、ポンチ離
脱時にも筒体11bの下端面11aによりインナーリード18が
拘束されているため、インナーリード18を変形すること
なくピン12を中空バンプ19から容易に離脱することがで
きる。

〔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。

第１図は本発明のバンプ形成用ポンチを示す断面図、
第２図（ａ），（ｂ）は筒状のポンチホルダ11に形成さ
れた弾性体を拡大した側面図および平面図、第３図
（ａ）〜（ｃ）はバンプの形成を工程順に示す断面図で
ある。

第１図に示すように、内径φ4.05mm,外径φ6mmの筒状
のポンチホルダ11の下端に後述するバネ15を介して、下
端面11aにてインナーリードを圧下する筒体11bを弾性支
持し、筒体11b内に、先端凸部13の直径がφ30μm,支持
部13aの外径がφ4mmであるバンプ形成用ピン12を挿入し
ポンチを作成した。ピン12は先端の凸部13が、筒体11b
の下端面11aから100μｍ内側に位置するように配置され
ており、ピン12は支持部13aにおいて押しネジ14により
ポンチホルダ11に固定されている。筒体11bの下端面11a
の開口の直径はφ100μｍである。ここで、支持部13aは
ピン12とポンチホルダ11との相対運動に対するガイドの
役割をする。筒状のポンチホルダ11はバネ用ステンレス
鋼で構成され、第２図（ａ），（ｂ）に示すように隣合
うスリットが90度方向に互い違いに形成されたバネ15が
設けられており、バネ15より下部がインナーリードを圧
下する筒体11bを構成している。このスリット部の寸法
は、スリット幅が0.2mm,バネ15の厚さが0.2mmであり、
バネ定数約360gf/mmの良好な弾性体を構成している。

以上のようなポンチを用い、プレス加工により中空バ
ンプ19の形成を行った。ダイス17は、穴直径が50μm,深
さが30μｍの皿型ダイス穴16を有するものを使用した。
第３図（ａ）に示すように、ピン12の先端部の凸部13と
ダイス17のダイス穴16の中心を一致させた後、第３図
（ｂ）に示すようにダイス17上に装着したインナーリー
ド18に第１図に示すポンチを鉛直方向に130μｍ移動し
（インナーリード18への押し込み量は約30μｍ）、中空
バンプ19を形成した後、第３図（ｃ）に示すようにポン
チを離脱した。その結果、中空バンプ形成時およびポン
チの離脱時にインナーリード18に変形を生じさせること
なく、第４図に示すような中空構造のバンプ19形成を形
成することができた。ここで、中空バンプ19の高さのバ
ラツキは約30±１μｍであった。なおTAB用のフィルム2
0は、第５図に示すように幅70μm,ピッチ140μm,厚さ35
μｍのインナーリード18が一辺に30ケ,4辺で120ケ形成
されたものを用いた。中空バルプ19の形成位置は第４図
に示すようにインナーリード18先端から約100μｍの位
置とした。

上記方法により形成した、TABテープのインナーリー
ド18の中空バンプ19と、半導体素子のAl電極21部と低温
ボンディング法（素子加熱温度:275℃，加圧用ツール温
度:450℃，圧力60gf/リード,1秒）により接合した結
果、バラツキが±１μｍある中空バンプ19の高さが矯正
され、強度的にも電気的にも良好な接続が達成され、イ
ンナーリード18の中空バンプ19として十分に使用できる
ことを確認した。ここで、ボンディング強度を第６図に
示すような剥離試験により測定したところ、接合強度は
50gf以上であり、十分な強度を有することを確認した。

なお、本発明の一実施例では、筒状のポンチホルダ11
及び筒体11bとして円筒状のものを用いたが、内面が多
角形の断面を有するものを用いてもよい。また本発明の
一実施例では弾性体としてバネ構造を採用したが、弾性
体として第７図に示すようなゴム22等の良好な弾性体材
料を用いてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、機械的プレス法による本発明の
TABインナーリードのバンプ形成用のポンチは、バンプ
高さのバラツキが存在しても十分な接合強度で半導体素
子との接合が達成できる中空構造のバンプを、インナー
リードを変形させることなく容易に形成することができ
る効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のバンプ形成用ポンチを示す縦断面図、
第２図（ａ）は本発明の一実施例で用いたバンプ形成用
のポンチの弾性体を拡大した側面図、第２図（ｂ）は同
平面図、第３図（ａ）〜（ｃ）はバンプ形成を工程順に
示す断面図、第４図は本発明の実施例により形成された
中空構造のバンプを示す断面図、第５図は本発明の実施
例で用いたインナーリードを示す概略図、第６図は剥離
試験を示す概略図、第７図は本発明の他の実施例におけ
るポンチを示す側面図、第８図は従来の中実構造のバン
プを示す側面図、第９図（ａ），（ｂ）は中空バンプ形
成時および離脱時に発生するインナーリードの変形の様
子を示す断面図である。 11……ポンチホルダ、11a……筒体の下端面 11b……筒体、12……ピン 13……凸部、14……押しネジ 15……バネ、16……ダイス穴 17……ダイス、18……インナーリード 19……中空バンプ、20……フィルム 21……Al電極、22……ゴム 23……凹部、24……ペデスタル

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Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】TAB用テープキャリアのインナーリード先
   端部近傍に、機械的なプレス加工によりバンプを形成す
   るバンプ形成用ポンチであって、ポンチホルダと、該ホ
   ルダに弾性体を介して支持された筒体と、バンプ形成用
   ピンとを有し、 前記筒体の下端開口縁はインナーリードの圧下面を形成
   するものであり、 前記ピンはポンチホルダに支持されて筒体内に挿通さ
   れ、該ピンの下端に形成された凸部は前記筒体の下端開
   口縁より上方に後退して位置し、弾性体の弾性変形によ
   り筒体の下端開口より突出可能としたことを特徴とする
   TABインナーリードのバンプ形成用ポンチ。