JP3183702B2 - バンプ形成方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体チップの実装技
術の一つである。ＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅ
ｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）において、接合用のバンプとなる
微細金属球を所定の配列パターンに従って配列した後、
ＴＡＢ用キャリアテープのフィンガーリード先端部に位
置合わせして接合するための接合方法及びこの接合方法
等に使用するバンプ載置容器に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＴＡＢ法は、半導体チップの電極部への
リード配線を、ＴＡＢ用キャリアテープ上に形成されて
いるリードの先端部分と半導体チップの電極部分とを、
バンプと呼ばれる接合用の金属突起を介して一括接合す
る方法である。バンプは予め半導体チップ側の電極部も
しくはＴＡＢテープ側のリード部に取り付けられてお
り、ＴＡＢテープと半導体チップの接合は、ボンディン
グマシンを使用して加熱、加圧することによって行われ
ている。

【０００３】バンプを半導体チップ側でなくキャリアテ
ープ側に形成する方法（バンプ付きＴＡＢ）はバンプ形
成中に半導体チップを損傷する心配の無いことから、近
年広く行われるようになってきた。このバンプ付きＴＡ
Ｂの従来の製造方法としては、リードを厚めに作った後
にバンプになる部分を残してエッチング等で削り取るこ
とによって薄いリードとする方法や、予めガラス等の基
板上にメッキで形成されたバンプをリード先端部に転写
する方法等がある。しかしこれらの方法で作製されたバ
ンプ付きＴＡＢのバンプは形状が矩形に近いものとなる
ため、半導体チップの電極との接合にバラツキが生じ易
いという欠点があった。

【０００４】本発明者らは先に、ＴＡＢテープのリード
先端部分に球形状のバンプを形成する新しい方法を特開
平３─１７４７３７号として出願した。この方法による
新しいバンプ付きＴＡＢにおける製作から半導体チップ
との接合までの工程を概略的に示したのが図３である。
図において２０はフィンガーリード２１が形成されたＴ
ＡＢテープ、８は球状バンプとなる金属球１をその貫通
穴部分に吸引して仮固定しているバンプ配列用基板であ
る。また図中（イ）は、前記のＴＡＢテープ２０とバン
プ１を仮固定しているバンプ配列基板８とを重ね合わせ
た上で、配列基板８上のバンプ１をＴＡＢテープ２０の
フィンガーリード２１上に熱圧着した状態を示してい
る。このようにして作られたバンプ付きＴＡＢは、次に
半導体チップ２２と重ね合わせ、チップ２２上の電極と
フィンガーリード２１上のバンプ１とが接合されて
（ロ）のように一体化され、種々の機器への使用に供さ
れる。

【０００５】前記の工程には２つの接合工程が含まれて
いる。第１の接合工程はＴＡＢテープのフィンガーリー
ド部にバンプを接合する上記図３（イ）の工程で、これ
を一次接合工程と呼ぶ。第２の接合工程は、一次接合に
よってバンプを保有したＴＡＢテープと半導体チップと
の接合工程（図３の（ロ））で、二次接合工程として前
者と区別される。この二次接合工程は半導体チップの実
装段階で行われるのに対して、上記一次接合はバンプ付
きＴＡＢを製作するために必要な工程である。この一次
接合工程では、球状バンプとなるべき微細金属球を所定
の配列パターンに従って仮配列するための配列基板が使
用され、バンプを載置した下方の容器からバンプを吸引
して所定の位置に仮固定することが必要となる。

【０００６】このバンプを配列基板上に仮固定する工程
は、数１００個のバンプが仮に１個でも欠けることは許
されないものであり、配列基板上のすべての貫通穴部分
に１個ずつのバンプが確実に吸着されるものでなければ
ならない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】球形状のバンプはこれ
までのガラス基板等の上にメッキで形成された矩形のバ
ンプに比べて変形しやすく、このため接合の点で有利な
ものである。しかしながらメッキによってバンプを形成
する場合には始めから配列すべき所定の位置を特定して
形成することができるのに対して、球形状のバンプはバ
ラバラの状態で作製されるため、所定の位置に能率良く
配列したものをキャリアテープ上のフィンガーリード部
に確実に接合することが必要である。従来かかる問題を
解決すべく例えば特願平２─１７９２６６号や特願平２
─１８３６４５号に開示されているように、球状バンプ
を配列すべき位置に貫通穴を設けた配列基板が用いられ
ている。貫通穴はその裏面側を減圧状態にすることによ
って、表面側の貫通穴に球状バンプを引き寄せる力を発
生させている。具体的には、この配列基板の表面側を下
向きにして球状バンプが載置されている容器に接近さ
せ、バンプを貫通穴に吸着させる。

【０００８】ところが、バンプは一般に直径が１００μ
ｍ以下の微細な球体であるために、１個の貫通穴に複数
のバンプが引き寄せられたり、或いはバンプを吸着でき
ない貫通穴が残ったりする等の問題が生じる。

【０００９】本発明は上記の事情を背景としてなされた
ものであり、特に微細な球状バンプを配列基板の貫通穴
に１個ずつ確実に吸着させて、キャリアテープ上のフィ
ンガーリード等に確実に接合するための方法、およびこ
の方法等に使用できるバンプ載置容器を提供することを
目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明方法は、キャリア
テープ上に形成されているフィンガーリードの配列に対
応した位置に球状バンプを減圧吸引し得る微細貫通穴を
有する配列基板を用い、前記貫通穴部に吸引仮固定した
球状バンプを、前記フィンガーリード部に位置合わせし
て接合するリードへのバンプ接合方法であって、前記配
列基板に吸引されるべき前記球状バンプを球状バンプの
直径の２から４倍の高さに浮遊させた状態にし、この浮
遊状態にある球状バンプの上方から、前記貫通穴を設け
た面を下向きにした前記配列基板を相対的に球状バンプ
に接近させ、前記配列基板上の前記貫通穴部に前記球状
バンプを吸引仮固定した後、前記配列基板上の前記球状
バンプを接合することを特徴とする。

【００１１】一方、本発明によるバンプ載置容器は、気
体は流通することができるが、球状バンプは通り抜ける
ことができない微細なメッシュを有する金属板と、この
金属板の下方から気体を導入するための通路とから構成
され、前記球状バンプを半ば浮遊状態で載置できるよう
にしたものである。

【００１２】また、本発明によるバンプ載置容器は、振
動付加装置を接続することにより、球状バンプを半ば浮
遊する状態で載置することができるようになっている。

【００１３】

【作用】一般にＴＡＢは主に高密度実装分野で使用され
るため、これに対応して使用される球状バンプも特に微
細なものが要求される。上述した貫通穴部を減圧しバン
プを吸引して仮固定する方法の場合、微細な球状バンプ
は静電気や表面の極めて僅かな汚れ等によって球状バン
プ同士が吸着し合ったり、或いは球状バンプを載置する
容器そのものに固着したりするため、配列基板上の各貫
通穴に１個ずつのバンプを常に確実に吸引・仮固定する
ことが極めて困難である。従ってバンプ載置容器の静電
気防止や汚れの除去は当然行わなければならない対策で
あるが、更に極く軽量の球状バンプは、１個の貫通穴に
既に１個のバンプが吸着されている場合でも、この貫通
穴とバンプとの間に形成された極めて僅かな隙間を介し
て発生する二次的な吸引力によって、同一の貫通穴に第
２の球状バンプを引き寄せてしまうという現象を起こし
がちである。

【００１４】このような状態になるのを防止するために
は、配列基板の表面と球状バンプ載置面との間隔を必要
以上に接近させないことが得策である。両者を接近させ
過ぎるとすべての貫通穴にバンプを能率良く吸着させる
ことができる反面、上記のように１個の貫通穴に同時に
複数の球状バンプが吸着されてしまうという不都合が起
こるからである。一方、両者が適当な幾分広めの間隔を
隔てた状態で球状バンプを吸引させれば、全部の貫通穴
に球状バンプが吸着されるために要する時間は多少長く
なるけれども、各貫通穴に１個ずつの球状バンプを吸着
させる確実性ははるかに高くなる。これは、配列基板と
バンプ載置面が接近していれば、既に球状バンプを吸着
した貫通穴も僅かな隙間を通して他の球状バンプを吸着
する可能性が生じてしまうのに対し、適当な距離だけ両
者が離れていれば、球状バンプをその高さ分だけ吸い上
げるためには大きな吸引力が必要となるから、既にバン
プを吸着した貫通穴に形成されている隙間程度では第２
の球状バンプを吸い寄せることが困難になるためである
と思われる。

【００１５】しかしながら単にバンプ載置面と配列基板
の間隔を大きくしただけでは、すべての貫通穴が球状バ
ンプを吸着するために要する時間が非常に長引いて作業
能率が著しく低下するという問題が発生する。そこで球
状バンプ載置面と配列基板の相対的な間隔を広げたまま
でバンプを能率良く吸着させるための方法について種々
の検討を行った。

【００１６】その結果、上部から下向きに接近させた配
列基板に対して、バンプ載置容器内の球状バンプを、載
置されている球状バンプ群の下方から気体を流すかまた
は載置容器を振動発生器に接続して、球状バンプが容器
内で半ば浮遊する状態に保持することにより大きな効果
が得られることを見出した。本発明はこれらの結果に基
づいてなされたものであるが、球状バンプ中に導入する
気体は、バンプとして使用する金属と反応しないもので
危険性が無いものであれば種類は問わない。一般には空
気でも窒素でもアルゴンでも支障はないが、バンプに結
露を生じるのを避けるためにドライな気体を用いること
が望ましい。気体を透過させる球状バンプの載置板は、
使用する球状バンプよりも小さな目が開いた多孔質板で
あることが必要であるが、エッチングやエレクトロフォ
ーミング法によって形成した微細なメッシュを有する金
属板及び各種の素材を用いた焼結体等を利用することが
できる。

【００１７】また振動発生器を使用する場合には、振動
方向が上下方向になる縦成分を含むことが好ましい。球
状バンプはそのサイズが小さく且つ軽いものであるか
ら、完全な水平方向の振動でもまったく効果が得られな
い訳ではないが、載置面上の球状バンプの分布が不均一
になりやすいのに加えて、バンプを浮遊させ易いのは縦
方向の振動を加えた場合だからである。振動発生源とし
てはピエゾ素子や電磁振動を用いた各種の振動発生器を
用いることができる。

【００１８】気体を使用する場合も振動を付加する場合
も同様であるが、球状バンプは載置容器のバンプ載置面
から少なくとも、使用するバンプの直径分以上の距離を
平均的に浮揚させることが必要である。この浮揚距離が
小さいと必然的に配列基板をバンプ載置面に接近させる
ことになり、浮遊状態にない載置面上のバンプを併せて
吸着する可能性が強くなり、１個の貫通穴に複数の球状
バンプを捕捉する現象が生じ易くなる。逆に浮揚高さを
大きくし過ぎると、個々の球状バンプの浮揚高さにばら
つきが生じて能率が低下する。球状バンプの浮揚高さと
しては、球状バンプの直径の２〜４倍程度とした場合に
最も良好な結果が得られる。

【００１９】バンプ載置容器内の球状バンプは気体の流
れ又は微細振動により半ば浮遊した状態となる。球状バ
ンプを所定の位置に吸着するための配列基板は、この半
ば浮遊している球状バンプに対して上方から接近させる
ことにより、所定の貫通穴にそれぞれ１個ずつの球状バ
ンプを吸着し確実に仮固定させることができる。

【００２０】

【実施例】以下、図１に基づき図３を参照して、本発明
の第一実施例を説明する。図１は気体透過方式を用いた
バンプ載置容器を使用して、減圧貫通穴を有する配列基
板上に球状バンプを吸引・仮固定する工程を示してい
る。図において、微細多孔質板２はブロンズ焼結体で形
成された気体透過性のディスクで、容器３の内部に固定
されている。送風器４と風量調節器５により発生させた
ドライな空気の流れは、容器３の下部に設けた気体通路
６を通して微細多孔質板２上の球状バンプ１へ導かれ、
球状バンプ１は半ば浮遊する状態に保たれるようにし
た。微細多孔質板２のサイズは直径６０ｍｍ、厚み３ｍ
ｍで、公称濾過精度が５μｍのものを使用した。上記球
状バンプ１は直径６５μｍの球形状をした金（Ａｕ）製
で、空気流量は１〜３ L/minとした。

【００２１】このバンプ載置容器の上方から、減圧吸引
部７を備えたバンプ配列基板８を接近させて、球状バン
プ１を所定の貫通穴９に吸着させた。配列基板８は１５
ｍｍ角、厚さ０．１ｍｍのステンレス製で、そこに形成
された貫通穴９の直径は５０μｍである。これらの貫通
穴９は、配列基板８の中央部分に７．６ｍｍ角の正方形
をなすように配列されており、一枚の配列基板８上には
一辺あたり５０個ずつ、合計２００個の貫通穴９が形成
されている。貫通穴９のこの配列は、キャリアテープ２
０のフィンガーリード２１（図３参照）上の球状バンプ
１を固定すべき位置の配列に対応している。なお図中、
１０はアクチュエータ、１１は真空ポンプ、そして１２
は真空レギュレータである。

【００２２】配列基板８に球状バンプ１を吸着した後
に、キャリアテープ２０のフィンガーリード２１先端部
分にその球状バンプ１を熱圧着して、バンプ付きのＴＡ
Ｂを作製した。気体の作用で球状バンプ１を半ば浮遊さ
せた状態で保持するバンプ載置容器を使用したことによ
り、配列基板８への球状バンプ１の吸着が確実に行わ
れ、能率良くバンプ付きのＴＡＢを作製することができ
た。

【００２３】図２は本発明の第二実施例を示している。
この図２に示すように、球状バンプ１を載置した容器３
に対して振動を付加するための振動発生器１３を接続し
た。球状バンプ１の構成は第一実施例の場合と同様で、
また上記振動発生器１３としてはピエゾ振動子を利用し
て３００Ｈｚの振動を使用した。この第二実施例におい
ても第一実施例の場合と同様に、各貫通穴９に１個ずつ
の球状バンプ１を能率良く吸着させることができた。

【００２４】

【発明の効果】上述したように本発明によれば、バンプ
配列基板上への球状バンプの吸着において、１個の貫通
穴には確実に１個の球状バンプが吸引・固定されるよう
になり、球状バンプを吸着できない貫通穴が残ったり、
２個以上の球状バンプを吸着してしまう貫通穴が発生し
たりしない。本発明を用いればバンプ付きＴＡＢ等の生
産能率を格段に高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例に係る微細多孔質板として
のブロンズ焼結体のディスクを用いたバンプ載置容器、
並びにこのバンプ載置容器を用いて裏側を減圧状態にし
た配列基板の貫通穴部に球状バンプを吸引・仮固定する
本発明方法の工程を示す図である。

【図２】本発明の第二実施例に係る振動発生器を利用し
たバンプ載置容器、並びにこのバンプ載置容器を用いて
球状バンプを吸引・仮固定する本発明方法の工程を示す
図である。

【図３】貫通穴を有するバンプ配列基板を用いてバンプ
付きＴＡＢを製作し、これを半導体実装に使用する一連
の工程を説明するための図である。

【符号の説明】

１ 球状バンプ ２ 微細多孔質板 ３ 容器 ４ 送風器 ５ 風量調節器 ６ 気体通路 ７ 減圧吸引部 ８ 配列基板 ９ 貫通穴 １０ アクチュエータ １１ 真空ポンプ １２ 真空レギュレータ １３ 振動発生器 ２０ ＴＡＢテープ ２１ フィンガーリード ２２ 半導体チップ

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−118131（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−73937（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−225832（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−65848（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−295186（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−278831（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/60

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 キャリアテープ上に形成されているフィ
   ンガーリードの配列に対応した位置に球状バンプを減圧
   吸引し得る微細貫通穴を有する配列基板を用い、前記貫
   通穴部に吸引仮固定した球状バンプを、前記フィンガー
   リード部に位置合わせして接合するリードへのバンプ接
   合方法であって、 前記配列基板に吸引されるべき前記球状バンプを球状バ
   ンプの直径の２から４倍の高さに浮遊させた状態にし、 この浮遊状態にある球状バンプの上方から、前記貫通穴
   を設けた面を下向きにした前記配列基板を相対的に球状
   バンプに接近させ、 前記配列基板上の前記貫通穴部に前記球状バンプを吸引
   仮固定した後、前記配列基板上の前記球状バンプを接合
   することを特徴とするリードヘのバンプ接合方法。
2. 【請求項２】 気体は流通することができるが、球状バ
   ンプは通り抜けることができない微細なメッシュを有す
   る金属板と、この金属板の下方から気体を導入するため
   の通路とから構成され、 前記球状バンプを半ば浮遊状態で載置できるようにした
   請求項１に記載のリードヘのバンプ接合方法に使用する
   バンプ載置容器。
3. 【請求項３】 振動付加装置を接続することにより、球
   状バンプを球状バンプの直径の２から４倍の高さに浮遊
   した状態で載置することができ、かつ静電気防止がなさ
   れるようにした請求項１に記載のリードヘのバンプ接合
   方法に使用する金属材料からなるバンプ載置容器。
4. 【請求項４】 静電気防止がなされた容器内に収容され
   た球状バンプを球状バンプの直径の２から４倍の高さに
   浮遊させる工程と、 電極に対応した位置に微細貫通穴を有する配列基板を用
   いて、前記球状バンプを減圧吸引して吸引仮固定する工
   程と、 前記貫通穴部に吸引仮固定した前記球状バンプを前記電
   極に対応した被接合部に一括して接合する工程と、 を含むことを特徴とするバンプ形成方法。
5. 【請求項５】 気体は流通することができるが、前記球
   状バンプは通り抜けることができない微細なメッシュを
   有する金属板を用い、この金属板の下方から気体を導入
   することにより、前記球状バンプを静電気防止をした状
   態で、半ば浮遊させることを特徴とするバンプ浮遊方
   法。
6. 【請求項６】 静電気を防止するための金属性容器内に
   収容された球状バンプを半ば浮遊させる手段と、 電極に対応した位置に微細貫通穴を有する配列基板を用
   いて、前記球状バンプを減圧吸引して吸引仮固定する手
   段と、 前記貫通穴部に吸引仮固定した前記球状バンプを前記電
   極に対応した被接合部に一括して接合する手段と、 を備えたことを特徴とするバンプ形成装置。
7. 【請求項７】 球状バンプを半ば浮遊させる手段は、気
   体は流通することができるが、前記球状バンプは通り抜
   けることができない微細なメッシュを有する金属板の下
   方から気体を導入する手段であることを特徴とする請求
   項６記載のバンプ形成装置。
8. 【請求項８】 球状バンプを半ば浮遊させる手段は、静
   電気を防止するための金属性容器に取り付けられた振動
   付加装置であることを特徴とする請求項６記載のバンプ
   形成装置。