JPH0648699B2 - 高密度集積回路支持体と、この支持体の導体の選択的錫メッキ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、高密度集積回路の支持体と、この支持体の導
体を選択メッキするる装置に関するものである。

従来の技術 通常、チップまたはＶＬＳＩ（Very Large Scale Integ
ration）回路とよばれる高密度集積回路は一辺が１cm以
上のほぼ正方形の半導体材料の小さなプレートであり、
300〜400個程度の多数の入力−出力端子を備えている。
ＴＡＢ（Tape-Auto-mated Bonding）法では、各集積回
路が絶縁フィルムによって構成される支持体上に取付け
られており、この絶縁フィルムに形成された窓の内部に
は、導体を窓の内部で集積回路の入力−出力端子に接続
できるように、導体が片持ち状態で配置されている。上
記入力−出力端子は集積回路の周辺部に直線状またはサ
イコロの目状に配置されている。通常、支持体の絶縁フ
ィルムは可撓性のあるテープの形をしていて、このテー
プには集積回路を取付けるための一連の窓と、このテー
プを移動および位置決めするための側部スプロケット孔
とが形成されている。通常、このテープをＴＡＢテープ
とよび、各窓の周りに片持ち状態で配置された導体の束
をリードフレーム（スパイダー）とよんでいる。支持体
を取り扱う場合には、ＴＡＢテープの上で直接操作を行
うか、または、、剛性のあるフレームを介して操作が行
われる。よく用いられる剛性フレームは、例えば、アメ
リカ合衆国特許第4,007,479号および第4,069,496号に記
載されているようなスライド式支持フレームである。集
積回路とそのリードフレームに対するＴＡＢテープ部分
の位置決めは、この支持フレーム内で、テープの側部ス
プロケット孔をガイドとして行われる。

集積回路のＴＡＢ支持体は複数の用途で用いられてい
る。先ず、この支持体はＩＬＢ（Inner Lead Bonding）
とよばれる操作に従って、リードフレーム導体の内側の
自由端子上に集積回路を取付ける際に用いられる。ま
た、リードフレーム導体の外側端子により形成された支
持体フィルムの接点区域上の試験用接点にテスターを当
てることによって、集積回路のテストを行うことができ
る。このテストには、ＩＬＢ溶接状態または集積回路機
能を確認するための簡単なテストと、加速劣化(burn-i
n)試験による集積回路の経時的信頼性テストのような複
雑なテスト試験とがある。さらに、集積回路のＴＡＢ支
持体のよく知られた用途は、支持体の窓の内部でリード
フレーム導体を切断して、脚付き集積回路を切り出し、
これら脚の末端を多層印刷回路板のような接続用基板の
各区域に固定することである。この操作は、略してＯＬ
Ｂ（Outer Lead Bonding）とよばれる。実際には、接続
用基板にＯＬＢ接続する際には、支持体から切断された
リードフレームをケースに取付けて行う。印刷回路板上
の接点区域とその外側の導体部分は一般に錫−鉛層で覆
われている。従って、リードフレームがこのタイプの溶
接に適したものであれば、リードフレームを容易に溶接
することが可能である。従来は、リードフレームを上記
タイプの溶接に合わせるために、リードフレームの脚の
外側表面全体を単に均一錫メッキしていた。しかし、上
記の錫−鉛溶接を実際に高密度のリードフレームに適合
する場合には問題がある。

第一の問題点は、高密度集積回路のリードフレームの導
体は、当然ながら幅が非常に狭く、また、互いに非常に
接近しているので、均一な錫メッキができないという点
にある。例えば、300個以上の入力−出力端子を有する
集積回路の場合、集積回路の導体間隔は100マイクロメ
ートル以下しかなく、この導体間隔の場合、ＯＬＢ溶接
区域の所の導体は100マイクロメートルの幅しか無い。
このような条件下で、フィラメント、ピックまたはロッ
ドのような導体に錫メッキ被覆した場合には、メッキの
欠陥によってショートが起こったり、ＩＬＢおよびＯＬ
Ｂ操作時に、互いに隣接した導体間で接触が起こる可能
性があり、これによって導体間ピッチの規則性が乱れる
ことになる。現在これを解決する方法は、例えば、ニッ
ケル等の結合用材料を介在させて銅の導体を金で被覆す
る方法である。

均一な錫メッキを行う際に問題となる第二の問題点は、
集積回路の入力−出力端子に付着された金のバンプ上に
リードフレームをＩＬＢ接続しなければならないという
点にある。すなわち、金−錫の共融溶接（soudage euti
que）の場合には、金属間化合物が生成して、溶接部の
機械特性と電気的特性が変わってしまう可能性がある。
この問題は溶接面積が小さいほど大きくなる。この場合
には、リードフレームを金メッキすれば、集積回路の金
のバンプを熱圧縮して高い信頼性でＩＬＢ接続を行うこ
とができる。

リードフレームの錫メッキで問題となる第三の問題点
は、リードフレームの外側端の接点区域にある。この接
点区域の問題は、例えば、加速劣化（burn-in）試験に
よる集積回路の評価後に行われる機能試験の際に現れ
る。すなわち、集積回路を加速劣化試験した場合には、
金メッキがされていないと、接点区域が酸化や変質によ
って変質するため、接点区域とテスト用プローブとの接
触が悪くなる結果、電気的テストの測定結果を狂わせる
危険性がある。

上記三つの問題点に共通した解決策はリードフレームに
均一な金メッキを施すことであるが、印刷回路板の一般
に錫メッキされている区域にＴＡＢのリードフレームを
ＯＬＢ溶接すると、金−錫の共融溶接時に、金属間化合
物が生じるという問題が生じる。従って、金メッキされ
たリードフレームを印刷回路板にＯＬＢ操作で固定する
には、熱圧縮による溶接に必要な純度を有する金で印刷
回路板の接点区域を金メッキしなければならない。しか
し、印刷回路板を選択的に金メッキすることは技術的に
難しく、大抵の場合には、コストが高くなり過ぎて使え
ない。

結論として、高密度集積回路用に広く普及している低コ
ストのＴＡＢ支持体を使用する際に、ユーザが選択する
道は、錫メッキまたは金メッキをしていない裸のリード
フレームを使うか、完全に金メッキされたリードフレー
ムを使うかしかない。

発明が解決しようとする課題 本発明の目的は、接続用基板の錫メッキされた区域上で
ＯＬＢ操作が容易且つ最小限のコストで実施できるよう
に、高密度の裸のリードフレーム導体または金メッキさ
れたリードフレーム導体に錫をベースとして材料をメッ
キする手段を提供することにある。

課題を解決するための手段 本発明は、窓が形成された絶縁フィルムと、この窓の内
部に延びるように窓の周りに配置された片持ち状態の導
体とを有し、上記導体の各々は金メッキされており、更
に、上記導体の各々の端部は、上記窓の内側に位置して
集積回路に接続されるようになされている、集積回路の
支持体において、上記導体の各々が、金メッキの代わり
に錫メッキされた区域を有しており、上記区域が、上記
導体の上記端部から離れて位置しており、ＯＬＢ溶接区
域に対応していることを特徴としている。

高密度集積回路の支持体の窓の周りに片持ち状態で配置
されている導体の一つの区域を錫メッキするための本発
明の装置は、導体を締付けるためのバイスを有し、この
バイスの中空なジョーは、締付け位置において、導体の
所に錫メッキすべき区域を規定し且つ錫供給源と連通し
た連通孔を形成しており、さらに、所定の時間、導体の
上記区域が錫に浸れれるように、錫の波を上記連通孔を
通じて導くための装置と、ジェットガスを錫メッキされ
た上記区域に送るための手段とを有していることを特徴
としている。

本発明の特徴と利点は、添付図面を参照した以下の一実
施例の説明からより明瞭になるであろう。

実施例 第１図は、本発明による、絶縁フィルム12を有する高密
度集積回路11のの支持体10を示している。この絶縁フィ
ルム12に形成された窓13の内部には、金メッキされた導
体14が、フィルム12上に窓13の周りに片持ち状態で、配
置されている。この導体14は窓13の内部で集積回路11の
端子に接続できるようになっている。導体14の束は集積
回路11の四辺に対応した４つのグループによって構成さ
れた支持体10のリードフレームを形成している。導体14
の端部は絶縁フィルム12上の集積回路11の機能試験に用
いられる区域で終わっている。図示した実施例では、絶
縁フィルム12が第１図の点線に沿ってＴＡＢテープ15か
ら切取られている。尚、ＴＡＢテープ15の縁は一点鎖線
によって表してある。また、絶縁フィルム12には、テー
プ15の側部スプロケット孔16が形成されており、絶縁フ
ィルム12は、剛性フレーム17によってスプロケット孔16
に対応したツメ18によって規定された位置に固定されて
いる。支持体10の内部では、導体リードフレーム14がＯ
ＬＢ溶接用に設けられた区域19の外側端子に沿って、窓
13の内部で、切り取られるようになっている。上記の区
域19は集積回路11の四辺にそれぞれ平行な４つの狭い帯
体群を形成し、その外周はほぼ正方形のクラウンを形成
している。実際に使用される支持体では、集積回路11は
１辺が12mmで、300個の導体（すなわち１辺につき75個
の導体）14を有している。上記区域19は１辺が24mmで、
幅が3.5mmの正方形のクラウンを形成している。この段
階では、導体14は互いに140マイクロメートルの間隔を
介して、317マイクロメートルのピッチで並んでいる。
各導体14は約40マイクロメートルの均一な厚さを有し、
その外側表面全体が1.3マイクロメートルの金の層で被
覆されている。

本発明による支持体10の特徴は、ＯＬＢ操作用に設けら
れている区域19の金メッキが錫メッキによって除去され
ている点にある。この錫メッキは、例えば、第２図に概
念的に示した装置によって実施することができる。この
第２図は初期操作位置での軸方向断面図である。第３Ａ
および３Ｂ図は、支持体10上の金メッキを除去すべき区
域19の所における第２図に示した装置の詳細な概念的断
面図であり、第２図に示した初期操作段階に続いて実施
される連続した２つの金メッキ除去段階を示している。

支持体10の導体14の上記区域19の金メッキを除去するた
めに使用される第２図に示した装置20はバイス（挟持
具）21を有し、このバイスの２つのジョー（挟持部）21
a,21bは、金メッキを除去すべき区域19の所で導体14を
締付けるようになっている。各ジョー21a,21bは中空
で、図示した締付け位置で連通孔22を形成する。この連
通孔22は、導体14の所に錫メッキすべき区域19を規定し
且つ錫の供給源23と連通した４つの区画室によって構成
されている。液体錫の供給源23は、下方ジョー21b中
に、加圧装置24によって圧縮可能なポケットを形成して
いる。銅の導体に錫を均一に付着させるために、公知の
方法に従って、この錫は金属処理用フラックスまたは樹
脂と組合わせられている。以下では、錫メッキに通常用
いられる混合物を単純に錫と呼ぶことにする。ポケット
23中に滞留している錫の高さは下側ジョー21bの上端か
ら相対的に離れている。連通孔22は、錫の供給源23と下
側ジョー21bの上部との間に、底部に向かって傾斜し且
つ外側に通じた排気孔25を備えている。この排気孔25の
開口部は、高さの調節可能にするための長孔に挿入され
たネジによって下側ジョー21bの各辺の外壁上に固定さ
れた簡単なブレードによって構成された調節装置26によ
り調節できるようになっている。上側ジョー21aの連通
孔はバルブ27を介して圧縮ガス28の供給源と連通してい
る。

金メッキ除去操作は、第２図に示したバイス21の締付け
位置から開始される。この位置では、ジョー21a,21bが
支持体10の窓13中で導体14を締付け、連通孔22の断面が
導体14の所で金メッキを除去する区域19を規定する。圧
縮ガス供給源28のバルブ27を閉じると、ポケット23中に
滞留していた錫の高さが排気孔25の下まで来る。金メッ
キの除去操作は圧力装置24を駆動して、連通孔22を介し
て第３Ａ図に示した錫の波29を作ることによって開始さ
れる。第３Ａ図は、この錫の波が高い位置にある場合を
表しており、導体14の区域19は所定の時間のこの錫の波
の中に浸されている。錫は金を溶解する特性があるの
で、この波29による錫メッキによって金メッキが除去さ
れる。この錫メッキの時間は、種々のファクター特
に、、除去すべき金の厚さによって変わる。連通孔22中
の上記の波29の高さと錫メッキの時間は、錫が流出する
排気孔25に設けられたブレード26によって調節する。

次いで、錫の高さが、第３Ｂ図に示すような排気孔25の
下に戻るように、加圧装置24の駆動を止める。この図
は、本発明による金メッキ除去操作の第三段階を示して
おり、ここの段階で、バルブ27は開いて錫メッキされた
区域29上供給源28から圧縮ガスを送る。このガスは排気
孔25から出ていく。このガス噴射の目的は、主として導
体間に残った微量の錫を除去して、導体間が短絡するこ
とを防ぐことにある。圧縮ガスを錫−鉛の融点より若干
高い温度に加熱することによって導体間の過剰分を容易
にの除去をすることができ、しかも、錫と混合された金
属処理用フラックスを活性化させて、銅の上に緻密で均
質な錫の層（例えば、４マイクロメートル）を付着させ
ることができ、後のＯＬＢ溶接工程を容易にすることが
できる。供給源28からのガスは、酸化を完全に防ぐため
に、窒素のような中性のガスにするのが望ましい。

以上記載した実施例の装置20から、当業者が種々変形す
ることができるということは明らかである。例えば、圧
縮ガス供給源28を連通孔22と接続させないで、第３Ａ図
に示した錫メッキ操作の直後にバイス21を開放して、バ
イス21から解放された導体14上に圧縮ガスを送るだけで
もよい。この場合には、連通孔22は上側ジョー21aのみ
に設けてもよい。この場合には、排気孔25は存在しなく
てもよく、波29の高さと錫メッキ時間は、排気孔25以外
の手段、例えば、錫のポケット23の加圧装置24に接続さ
れた制御装置により調節すればよい。

同様に、上記以外の付属装置を図示した装置20に設ける
ことも可能である。例えば、圧縮ガス供給源28に、加熱
手段30を設け、第３Ａ図に示した錫メッキ段階の前に、
溶融状態の錫に高温の窒素を送ることもできる。この場
合、ガスの温度を錫−鉛の融点より若干高くすることに
よって、自然に錫ポケットの上を覆う金属処理用フラッ
クスを活性化させて、波29が導体14と接触して導体を浸
した際に、溶融状態の錫を均質化させるのが望ましい。
さらに、金メッキを除去する際に集積回路11が過剰な熱
に曝される場合には、装置20に集積回路の冷却装置31を
設けることができる。この冷却装置は、バイス21中に支
持体10を締付けている間、または、場合によってその後
の所定時間の間集積回路11に単に冷却空気を送る単純な
冷気源でもよい。一般に、錫メッキ区域19は、例えば、
リードフレームが裸の導体14で構成されているような支
持体10上の任意の位置にすることができる。また、上記
装置20によって行われる錫メッキは、支持体の製造後で
あれば、ユーザーは勿論、ユーザーの依頼を受けたメー
カが任意のいつでもで行うことができる。メーカにとっ
て、上記装置20は効率的、安価、高速で、しかも、柔軟
性があるので、依頼された錫メッキを支持体のコストを
上げずに行うことができる。

図示した実施例では、図を明瞭にするために、便宜上単
一の窓を有する支持体の場合を示したが、もちろん、例
えば、フランス国特許出願第86/04500号に記載された高
密度集積回路パッケージ用に設計されたほぼ正方形の複
数のフレームを有する改良型のＴＡＢ支持体に適用する
こともできる。これらの絶縁フレームは、それと同様に
絶縁フィルム12に形成されている脚部（これは、窓13の
対角線上に並んでいる）を介して絶縁フィルム12に取付
けられるので、これらの脚部は溶融状態の錫と接触させ
ないようにしなければならない。この条件を満たすため
には、区域19を、第１図に示したように、窓13の隅部で
分離された４つの帯体群で構成し、上記装置20の連通孔
22をこれらに対応する４つの区画室で構成すればよい。
実際には、図示した装置20はこのような形式のＴＡＢ支
持体に適合される。しかし、ＴＡＢ支持体が、第１図に
示した支持体10のような上記脚部を有していない場合に
は、連通孔22と区域19が集積回路11を取り囲むひと続き
の円を形成するということは理解できよう。

導体14を締付ける図示したジョー21a,21bの末端は平面
であるので、隣接した導体間に隙間が残るが、高密度の
リードフレーム導体の薄さ（約50マイクロメートル）と
溶融状態の錫の表面張力とを考慮すると、通常、錫が導
体間の隙間からジョーの外に広がることはない。しか
し、もちろん他の方法でジョーの末端を錫の流出を防止
するような形態にしたり、調整することも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による高密度集積回路の支持体の正面
図、 第２図は第１図に示す支持体の導体の金メッキを除去す
るために選択的錫メッキを行うための本発明による装置
を概念的に示した軸方向部分断面図、 第３Ａと３Ｂ図は錫メッキ位置での第２図に示した装置
の詳細図であり、第１図に示す支持体の錫メッキ区域で
の錫メッキ段階と、この区域へのガス噴射段階とをそれ
ぞれ示している。 （主な参照番号） 10……支持体、11……集積回路、 12……絶縁フィルム、13……窓、 14……導体、15……ＴＡＢテープ、 16……スプロケット孔、17……フレーム、 18……ツメ、19……除去区域、 20……錫メッキ装置、21……バイス、 21a,21b……ジョー、22……連通孔、 23……錫供給源、24……加圧装置、 24……加圧装置、25……排気孔、 26……ブレード、27……バルブ、 28……圧縮ガス供給源、30……加熱手段、 31……冷却装置

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】窓(13)が形成された絶縁フィルム(12)と、
   この窓(13)の内部に延びるように窓(13)の周りに配置さ
   れた片持ち状態の導体(14)とを有し、上記導体(14)の各
   々は金メッキされており、更に、上記導体(14)の各々の
   端部は、上記窓(13)の内側に位置して集積回路(11)に接
   続されるようになされている、集積回路(11)の支持体(1
   0)において、 上記導体の各々が、金メッキの代わりに錫メッキされた
   区域(19)を有しており、上記区域(19)が、上記導体(14)
   の上記端部から離れて位置しており、ＯＬＢ溶接区域に
   対応していることを特徴とする支持体。
2. 【請求項２】上記絶縁フィルム(12)が、複数の集積回路
   を支持するための一連の窓を有するＴＡＢテープ(15)の
   形をしていることを特徴とする請求項１に記載の支持
   体。
3. 【請求項３】上記ＴＡＢテープから切り出されて、剛性
   フレーム(17)に取付けられていることを特徴とする請求
   項２に記載の支持体。
4. 【請求項４】集積回路(11)の支持体(10)の窓(13)の周囲
   に片持ち状態で配置された導体(14)の所定の区域(19)に
   錫メッキを行うための装置(20)において、 上記窓(13)の内側の上記導体を締付けるためのバイス(2
   1)を有し、このバイスの中空なジョー(21a,21b)が、締
   付け位置において、上記導体上に錫メッキすべき区域(1
   9)を規定し且つ錫供給源(23)と連通した連通孔(22)を形
   成しており、さらに、所定の時間、上記導体の上記区域
   が錫に浸されるように、錫の波(29)を上記連通孔を通じ
   て導くための装置(24)と、ジェットガスを錫メッキされ
   た上記区域に送るための手段(27,28)とを有しているこ
   とを特徴とする装置。
5. 【請求項５】上記手段(27,28)が、上記ガスを上記連通
   孔を通して送ることを特徴とする請求項４に記載の装
   置。
6. 【請求項６】上記連通孔が、錫の供給源(23)と錫メッキ
   すべき区域(19)との間に排気孔(25)を備えていることを
   特徴とする請求項４または５に記載の装置。
7. 【請求項７】上記排気孔(25)が調節可能な開口を有して
   いることを特徴とする請求項６に記載の装置。
8. 【請求項８】上記ガスを錫の融点より若干高い温度に加
   熱して送るための加熱手段(30)を備えていることを特徴
   とする請求項４〜７のいずれか一項に記載の装置。
9. 【請求項９】請求項４〜８のいずれか一項に記載の装置
   (20)を使用して、集積回路(11)の支持体(10)の絶縁フィ
   ルム(12)の窓(13)の周囲に片持ち状態で配置された導体
   (14)の所定の区域(19)に錫メッキを行うための方法にし
   て、 メッキされていないまたは全体が金メッキされた導体(1
   4)の、上記窓の内側に位置する区域に錫の波(29)を所定
   の時間の間導き、メッキされていない導体を錫メッキ
   し、または、金メッキされた導体から金を除去して錫メ
   ッキすることを特徴とする方法。
10. 【請求項１０】上記導体間を錫で短絡させないように上
    記区域(19)に圧縮ガスを送ることを特徴とする請求項９
    に記載の方法。
11. 【請求項１１】上記圧縮ガスとして、窒素のような、全
    く酸化性のないガスを使用することを特徴とする請求項
    10に記載の方法。
12. 【請求項１２】上記区域(19)が、ＯＬＢ溶接区域に対応
    していることを特徴とする請求項９〜11のいずれか一項
    に記載の方法。