JP3473345B2 - リードフレームへのフィルム打抜き貼付け方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、リードフレームに
接着フィルムを貼付けするリードフレームへのフィルム
打抜き貼付け方法、特にリードフレームに半導体などの
チップを搭載し固定するのに必要な接着フィルムを、フ
ィルムの打抜きによって貼付けするリードフレームへの
フィルム打抜き貼付け方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】リードフレームの半導体チップ搭載部
に、絶縁性または導電性の接着フィルムを介してＳｉチ
ップなどの半導体チップを搭載して実装する型式の半導
体パッケージでは、搭載チップを固定するための接着フ
ィルムを打ち抜いた後、フィルムをリードフレームに貼
付ける方法が採用されている。

【０００３】特に、高密度実装を可能にしたＣＯＬ（Ｃ
ｈｉｐ ｏｎ Ｌｅａｄ）型式、または、ＬＯＣ（Ｌｅ
ａｄ ｏｎ Ｃｈｉｐ）型式の半導体パッケージでは、
リードフレームのチップ搭載部に、予め高耐熱ポリイミ
ドフィルムの片面もしくは両面に熱可塑性または熱硬化
性の接着剤を塗布した接着剤付きフィルムを貼付け、チ
ップ搭載を容易にしたプレハブリードフレームが実用化
されている。この高耐熱ポリイミドフィルムに塗布した
熱可塑性または熱硬化性の接着剤は、４００°Ｃ以上の
貼付け温度が必要である。

【０００４】従来、リードフレームへのフィルム打抜き
貼付け方法としては、例えば、特開平６−３２６２４０
号公報、特開平７−１４９７７号公報、および特開平８
−１２５１０７号公報に記載された方法がある。

【０００５】図５は、従来のフィルムの打抜き貼付け方
法を実施する打抜き貼付け装置１を示し、フィルムを打
ち抜く直前の状態が示されている。この打抜き貼付け装
置１によると、流体の圧力により上下に動作するピスト
ン７の押圧力を、パンチ１７に伝えてフィルム２６の打
抜きと、リードフレーム２５への貼付けとが続けて行わ
れる。

【０００６】図５に於いて、空気圧または油圧の流体配
管２に接続されているシリンダ６のピストン７は、ピス
トンロッド８がパンチ１７のシャンク１８に接してい
る。流体配管２からシリンダ６に送られる空気圧または
油圧などの流体によりピストン７は動作し、上下の動き
はそのままシャンク１８に伝えられ、ピストン７の押圧
力はパンチ１７に伝達される。ガイドポスト２０には、
案内用の上枠２１とバネ２２と案内用の下枠２３が支持
されており、シャンク１８は、案内用の上枠２１に取り
付けられている。この場合、ガイドポスト２０と、ガイ
ドポスト２０の軸方向（上下方向）に自在に支持された
案内用の上枠２１とバネ２２と案内用の下枠２３は、協
同してパンチ１７を円滑にしかも精密に上下の移動を行
わせる役目を担っている。パンチ１７の下部には、ダイ
１９が設けられており、パンチ１７とダイ１９が組み合
わされて、フィルム２６を打ち抜く場合の金型を構成し
ている。また、パンチ１７とダイ１９は、いろいろなサ
イズのものが準備されており、打ち抜くフイルム２６の
種類、打抜寸法等に応じて、適宜交換される。ダイ１９
の下側には、ヒートブロック２４が配置されており、リ
ードフレーム２５を所望の適正な温度に加温できるよう
に構成されている。

【０００７】図６は、従来の打抜き貼付け装置１により
フィルムを打ち抜く状態を示している。ここでは、一定
間隔で供給されるフイルム２６をダイ１９の上に載せ、
上下の方向に動くパンチ１７と、固定されているダイ１
９により打ち抜いて、打ち抜いたフイルム２６をパンチ
１７の先端でリードフレーム２５の方に送る。なお、リ
ードフレーム２５は、定った位置まで搬送され、その下
面に設置されているヒートブロック２４により、予め所
定温度に加熱されている。

【０００８】図７は、従来の打抜き貼付け装置１によ
り、打ち抜いたフィルムをリードフレームに貼り付ける
状態を示している。ここでは、打ち抜かれたフィルム２
６はパンチ１７の先端によりリードフレーム２５の上に
送られる。その後、フィルム２６は、適正な温度に加熱
されているリードフレーム２５の上に押し付けられる。
これにより、フィルム２６はリードフレーム２５に熱圧
着されて貼り付けられる。

【０００９】図８は、従来の打抜き貼付け装置における
パンチの動作曲線を示している。図８によると、図５、
図６、図７に示した従来のリードフレームへのテープ打
抜き貼付け方法に於いて、パンチ１７によるフイルム２
６の打ち抜き完了までと、パンチ１７がリードフレーム
２５に到達するまでの、速度・加速度・圧力の相関関係
が明瞭に示されており、打ち抜かれたフイルム２６が所
定の圧力でリードフレーム２５に貼付けられることが理
解できる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の打抜き
貼付け装置によると、シリンダ６のピストン７にパンチ
１７を直結しているので、フィルム２６の打抜き貼付け
を行う時にシリンダ６の圧力が上昇し、その後に流体が
急激に膨張してピストン７を高速で動作させパンチ１７
を落下させる。この結果、パンチ１７がフィルム２６に
衝突してリードフレーム２５の銀めっき面が損傷する。

【００１１】このパンチ衝突の問題点を防止する対策も
提唱されている。その一つは、大サイズの空気圧シリン
ダ６または油圧シリンダ６の採用、あるいはスピードコ
ントローラによる速度制御を行う方法であるが、これ
は、空気使用量が非常に多くなり、パンチ１７の下降速
度が緩やかになってタクトタイムが大幅に遅くなる。二
つ目は、パンチ１７の衝突荷重を低減するため、ヒート
ブロックを緩衝材やエアブロックで支持する方法である
が、これはユニットの質量が増加する。三つ目は、クラ
ンクプレスを用いてパンチ下死点での速度を低減する方
法であるが、下死点でパンチの動作を一定時間静止させ
るための装置の機構が複雑となり極めて困難である。

【００１２】また、従来から、トグル機構を用いて工具
の上下を行わせるナックルプレス（別名：トグルプレ
ス）があり、トグル機構と連結杆との上下の動きにより
フィルムを切断することは、特公平１―１７２６３公報
に記載されている。このトグル機構を用いた装置は、工
具への加圧力を大きくする作用はあるが、フィルムへの
加圧力と速度をコントロールしていない。

【００１３】それ故、本発明の目的は、パンチとフィル
ムとの過度な衝突現象を防止し、銀めっきの損傷を防止
でき、しかもリードフレームとフィルムとの接着層の貼
付け特性を向上できるリードフレームへのフィルム打抜
き貼付け方法を提供することにある。

【００１４】また、本発明の目的は、製造装置を大型化
しないで、フィルム打抜金型への衝突を解消させ、衝突
による金型の摩耗を減少させたリードフレームへのフィ
ルム打抜き貼付け方法を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
実現するため、リードフレームの半導体チップ搭載部に
チップ固定用接着フィルムを介して半導体チップを実装
するように構成された半導体パッケージに用いられる前
記リードフレームへの前記接着フィルムの打抜き貼付け
方法に於いて、ダイ上に載置された前記半導体チップ固
定用接着フィルムを下方向に移動するパンチで打ち抜い
てフィルム打ち抜き片を形成し、前記フィルム打ち抜き
片を下方向に移動する前記パンチの先端で下方向に搬送
し、前記パンチの先端で搬送された前記フィルム打ち抜
き片を前記パンチの速度を零にして前記リードフレーム
の前記半導体チップ搭載部に貼り付け、前記パンチの下
方向への移動、および前記パンチの下死点から上方向へ
の移動は、固定系に第１のピボット機構を介して一端を
支持された第１のリンクと、前記パンチを含む可動部に
第２のピボット機構を介して一端を支持された第２のリ
ンクと、前記第１および第２のリンクの他端を接続する
関節部に結合されたピストンロッドを有する流体圧シリ
ンダ機構によって実行されることを特徴とするリードフ
レームへのフィルム打抜き貼り付け方法を提供する。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１より図３は、本発明の実施の
形態を示すフィルムの打抜き貼付け装置１である。図１
は、フィルムを打ち抜く直前の状態を示しており、空気
圧または油圧の流体配管（図示せず）に接続されている
シリンダ６の自在支点１０は、装置１の固定部９に係留
され、ピストン７の先端のピストンロッド８は、第１の
リンク１１と第２のリンク１２の中央に位置する関節部
１５に連結されている。関節部１５に接続された第１の
リンク１１の他端は、ピボット機構１４を介して装置１
の固定部１３に係留され、また、関節部１５に接続され
た第２のリンク１２の他端は、全体が上下動可能なピボ
ット機構１６に結合されている。さらに、第２のリンク
１２は、上下動可能なピボット機構１６を介してパンチ
１７のシャンク１８に接してリンク機構を形成してい
る。ピストン７は、流体配管からシリンダ６に送られる
空気圧または油圧などの流体により動作する。ピストン
７の動きは、ピストンロッド８の先端に連結されている
関節部１５を経て、第１のリンク１１と第２のリンク１
２に伝達される。この場合、装置１の固定部１３にピボ
ット機構１４を介して一端を係留された第１のリンク１
１と、前記パンチ１７のシャンク１８に接しているピボ
ット機構１６に一端を支持させ、他端を関節部１５に連
結している第２のリンク１２により、リンク機構が形成
されているので、関節部１５に加えられるピストン７の
押圧力は、増大された形で上下動可能なピボット機構１
６とシャンク１８を経て、パンチ１７への押圧力として
伝達される。ガイドポスト２０には、案内用の上枠２１
とバネ２２と案内用の下枠２３が支持されており、シャ
ンク１８は、案内用の上枠２１に取り付けられている。
図１においては、ガイドポスト２０と、ガイドポスト２
０の軸方向（上下方向）に自在に支持された案内用の上
枠２１とバネ２２と案内用の下枠２３は、協同して、パ
ンチ１７を円滑にしかも精密に上下の移動を行わせる役
目を担っている。パンチ１７の下部には、ダイ１９が設
けられており、パンチ１７とダイ１９が組み合わされ
て、フィルム２６を打ち抜く金型を構成している。ま
た、パンチ１７とダイ１９は、いろいろなサイズのもの
が準備されており、打ち抜くフイルム２６の種類、打抜
寸法等に応じて、適宜交換される。ダイ１９の下側に
は、ヒートブロック２４が配置されており、リードフレ
ーム２５を所望の適正な温度に加温できるように構成さ
れている。

【００１７】図１に示す本発明の実施の形態におけるリ
ードフレーム２５の材質としては、銅、４２合金、銅ジ
ルコニウム合金などが使用される。また、図１に示す本
発明の実施の形態におけるフイルム２６としては、絶縁
性または導電性の高耐熱性ポリイミド樹脂の片面または
両面に、熱可塑性または熱硬化性の接着剤を塗布した接
着剤付きのフイルムが使用される。ポリイミド樹脂以外
にも４００°Ｃ以上に耐える樹脂材料は存在する。フイ
ルム２６の接着剤は４００°Ｃ以上の貼付け温度が必要
である。

【００１８】図１に示す本発明の実施の形態に於いて、
フィルム打ち抜き用のパンチの駆動機構の組合わせとし
ては、油圧シリンダとリンク機構との組合わせの他に、
エアシリンダとリンク機構との組合わせ、油圧シリンダ
とトグル機構との組合わせ、エアシリンダとトグル機構
との組合わせなどで構成することができる。

【００１９】図２は、フィルムを打ち抜く状態を示して
いる。図２に於いて、一定間隔で供給されるフイルム２
６をダイ１９の上に載せる。ピストン７の押圧力は、第
１のリンク１１の関節部１５と第２のリンク１２を経て
上下動可能なピボット機構１６へと増大された形で伝え
られ、さらに押圧力はシャンク１８を介してパンチ１７
への押圧力として伝達される。ガイドポスト２０に支持
されている案内用の上枠２１とバネ２２と案内用の下枠
２３は、シャンク１８に加わるピストン７の押圧力によ
り、ガイドポスト２０の軸方向（下の方向）に移動す
る。パンチ１７の移動は精密にしかも円滑に行われる。
フイルム２６は、下の方向に動くパンチ１７と、固定さ
れているダイ１９により打ち抜かれる。打ち抜かれたフ
イルム２６は、パンチ１７の先端でリードフレーム２５
の方に送られる。ダイ１９の下面に設置されているヒー
トブロック２４の上には、定った位置まで搬送されてい
るリードフレーム２５が載せられており、予め所定温度
に加熱されている。図２に示した流体圧使用のシリンダ
６と第１のリンク１１と第２のリンク１２を組合わせた
パンチ１７の駆動機構では、シリンダ６を駆動すると、
リンク機構の存在によりピストン７の駆動力は（第１の
リンク１１と第２のリンク１２の開き角１２０゜の時）
約３．５倍に増幅されることになり、ピストン７の押圧
力を同じに維持する駆動力ならばシリンダ６のサイズ
は、従来の１／３．５の小さなサイズで構成することが
できる。

【００２０】図３は、打ち抜いたフィルムをリードフレ
ームに貼付ける状態を示している。図３では、既にダイ
１９の下面に設置されているヒートブロック２４の上
に、予め所定温度に加熱されたリードフレーム２５が載
せられ、フィルムの到着に備えている。打ち抜かれたフ
ィルム２６は、パンチ１７の先端でリードフレーム２５
の上に接するように送られる。ピストン７の押圧力は、
第１のリンク１１の関節部１５と第２のリンク１２を経
て可動支点１６へと伝わり、さらにシャンク１８を介し
てパンチ１７に伝達され、フィルム２６への押圧力とし
て伝えられる。図３に示すように、関節部１５両側の第
１のリンク１１と第２のリンク１２が一直線になった時
にパンチ１７は微小な時間にわたって静止し、その時の
パンチ１７の押圧力により、フィルム２６はリードフレ
ーム２５の上に押し付けられ、熱圧着されて貼り付けが
行われる。この場合、ヒートブロック２４の上に載せら
れたリードフレーム２５は、既に適正な温度に加熱され
ているから、リードフレーム２５とフィルム２６は、一
時的に静止するパンチ１７の押し付け圧力により容易に
熱圧着することができる。これにより、リードフレーム
２５へのフィルム２６の貼り付け作業は終わり、ピスト
ン７とパンチ１７の位置は、図３に示す状態から、図１
に示す状態に戻る。

【００２１】図４は、本発明の実施の形態のパンチ動作
曲線を示している。具体的には、図１と図２と図３に示
した本発明の製造プロセスの場合のパンチ動作曲線であ
る。すなわち、図４に於いては、パンチ１７によるフィ
ルム２６の打ち抜き完了までと、ピストン７が下死点に
向い、パンチ１７がリードフレーム２５に到達するまで
の、速度・加速度・圧力の相関関係が動作曲線として示
されている。特にピストン７が下死点に達してパンチ１
７がリードフレーム２５に到達した時の線図が観察でき
る。そして、このパンチ１７の加速度および速度の動作
曲線から、パンチ１７がフィルム２６に到達したとき、
フィルム２６への押しつけ圧力は適正に一時静止した状
態に維持されている状況が明瞭に確認できる。この結
果、フィルム２６を打ち抜いた後のパンチ１７の動作
は、ピストン７の下死点で静止し、フィルム２６の貼付
時点でのパンチ１７の速度は、ほぼゼロになるようにパ
ンチ１７の速度が制御されている様子が図４により知る
ことができる。

【００２２】本発明の実施の形態としては、図１に示し
たフィルムを打ち抜く直前の製造プロセス、図２に示し
たフィルムを打ち抜く製造プロセス、および、図３に示
した打ち抜いたフィルムをリードフレームに貼付ける製
造プロセスが、順次繰り返されることになる。本発明の
実施の形態では、ヒートブロック２４に載せてあるリー
ドフレーム２５の上に、打ち抜いたフィルム２６を押し
付けて熱圧着することにより、リードフレームへのフィ
ルム打抜き貼付け方法が完了する。以下、図１と図２と
図３に示した製造プロセスの順に、パンチの動作が何回
も繰り返されてプレハブ型のリードフレームの量産が行
われることになる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明のリードフレ
ームへのフィルム打抜き貼付け方法によると、パンチの
押しつけ圧力と速度が制御されて、フィルムが打ち抜か
れ、リードフレームへのフィルムの貼付けは、速度を零
にして所定の押しつけ圧力の状態で行うことができるの
で、パンチとフィルムとの過度な衝突現象を防止し、リ
ードフレームの銀めっきの損傷を防止できるという効果
が得られる。しかも、リードフレームへのフィルムの接
着は確実で均一に行えるので、接着層間の真空空隙は大
幅に減少され、接着層の貼付け特性を向上できるという
効果が得られる。

【００２４】また、本発明のリードフレームへのフィル
ム打抜き貼付け方法によると、油圧シリンダとリンク機
構とを組合わせたパンチの駆動機構を使用した場合、そ
の駆動力は、リンク機構（二つのリンクの開き角１２０
゜の時）により約３．５倍に増幅されるから、同じ駆動
力（ピストンの押圧力）を確保するなら、油圧シリンダ
のサイズは従来の１／３．５の小さなサイズとなる効果
がある。さらに、パンチの速度は制御されてリードフレ
ームまたはダイへのパンチの衝突は防止されるので、パ
ンチとダイの摩耗を減少させ、その寿命を長くできると
いう効果が得られる。

【００２５】さらに、本発明のリードフレームへのフィ
ルム打抜き貼付け方法によると、リードフレームに熱可
塑性あるいは熱硬化性の接着剤を用いた高耐熱ポリイミ
ドフィルムを貼付ける場合、パンチの速度は制御されて
静止した状態に保持されているので、適正な押しつけ圧
力が確保され、フィルム接着剤に必要とされる４００°
Ｃ以上の貼付け温度の維持によって、フィルムの貼付け
を確実に行えるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態によるフィルム打抜き貼付
け製造装置を示す説明図。

【図２】本発明の実施の形態によるフィルム打抜き状態
を示す製造装置の説明図。

【図３】本発明の実施の形態によるフィルム貼付け状態
を示す製造装置の説明図。

【図４】本発明の実施の形態の製造プロセスによるパン
チの動作曲線を示す説明図。

【図５】従来のフィルム打抜き貼付け製造装置を示す説
明図。

【図６】従来のフィルム打抜き状態を示す製造装置の説
明図。

【図７】従来のフィルム貼付け状態を示す製造装置の説
明図。

【図８】従来の製造プロセスによるパンチの動作曲線を
示す説明図。

【符号の説明】 １ 製造装置 ２ 油圧または空気圧の流体配管 ６ シリンダ ７ ピストン ８ ピストンロッド ９ 装置の固定部 １０ シリンダの自在支点 １１ 第１リンク １２ 第２リンク １３ 装置の固定部 １４ 第１リンクのピボット機構 １５ リンクの関節部 １６ 第２リンクのピボット機構 １７ パンチ １８ シャンク １９ ダイ ２０ ガイドポスト ２１ 案内用の上枠 ２２ バネ ２３ 案内用の下枠 ２４ ヒートブロック ２５ リードフレーム ２６ フィルム

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−350018（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−196576（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−326240（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 23/50

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】リードフレームの半導体チップ搭載部にチ
   ップ固定用接着フィルムを介して半導体チップを実装す
   るように構成された半導体パッケージに用いられる前記
   リードフレームへの前記接着フィルムの打抜き貼付け方
   法に於いて、 ダイ上に載置された前記半導体チップ固定用接着フィル
   ムを下方向に移動するパンチで打ち抜いてフィルム打ち
   抜き片を形成し、 前記フィルム打ち抜き片を下方向に移動する前記パンチ
   の先端で下方向に搬送し、 前記パンチの先端で搬送された前記フィルム打ち抜き片
   を前記パンチの速度を零にして前記リードフレームの前
   記半導体チップ搭載部に貼り付け、 前記パンチの下方向への移動、および前記パンチの下死
   点から上方向への移動は、固定系に第１のピボット機構
   を介して一端を支持された第１のリンクと、前記パンチ
   を含む可動部に第２のピボット機構を介して一端を支持
   された第２のリンクと、前記第１および第２のリンクの
   他端を接続する関節部に結合されたピストンロッドを有
   する流体圧シリンダ機構によって実行され ることを特徴
   とするリードフレームへのフィルム打抜き貼付け方法。
2. 【請求項２】前記フィルムの打ち抜き片の貼付けは、前
   記パンチを前記パンチの下死点で所定の時限静止させて
   行うことを特徴とする請求項１に記載のリードフレーム
   へのフィルム打抜き貼付け方法。