(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイ穴を形成したダイ上に被加工材としてテープキャリアを載置し、その上からストリッパを通してパンチを下降させて前記テープキャリアを打ち抜く打抜金型において、
前記ストリッパのパンチ穴の内壁におけるパンチ出口側領域に、パンチ挿通方向と直交する方向に見たパンチガイド部内壁からの幅が０．０１〜０．５mmで、パンチが挿通する方向に見たパンチ穴下端面からの深さが０．５〜１．５mmである、座グリ部を設けたことを特徴とするテープキャリア打抜き金型。
【請求項２】
前記座グリ部の幅がほぼ０．０１７mmで、深さがほぼ１．５mmであることを特徴とする請求項１記載のテープキャリア打抜き金型。
【請求項３】
前記被加工材が、半導体チップと外部端子間のインタポーザとして用いられるエラストマ付のテープキャリアであることを特徴とする請求項１又は２記載のテープキャリア打抜き金型。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｔａｐｅ−ＢＧＡ型構造の半導体装置に用いられるテープキャリアの打抜き金型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の高速化、入出力容量の増大に伴い、所定形状の配線パターンを有するテープキャリアを半導体装置の基材として使用し、これに半導体チップを搭載し、さらに、配線パターンの所定の箇所にはんだボールによる端子をアレイ状に配置したＴａｐｅ−ＢＧＡ（Ball Grid Array ）型構造の半導体装置が普及しつつある。即ち、半導体チップと外部端子間のインタポーザとしてテープキャリアを用いた半導体装置である。
【０００３】
このタイプの半導体装置は、入出力の基点を平面的に配置することが可能であるとともに、高密度実装が可能であるため、近年の技術トレンドである高速化、高密度実装に対応可能な半導体装置として注目されている。
【０００４】
図３は、半導体装置のＬＳＩチップと外部端子間のインタポーザとしてフレキシブル配線基板であるＴＡＢ（Tape Automated Bonding）テープを用いたＴａｐｅ−ＢＧＡ型構造のものであり、金属板から成るスティフナ９０の下面中央部に一体曲げ加工により半導体チップ搭載用の凹部２３を形成し、そのスティフナ下面に、接着剤２４を介して、ポリイミド樹脂製のＴＡＢ基材２２に配線パターン２１を設けて成るＴＡＢテープ２０を固着し、その凹部底面中央部に半導体チップ４０を固定してその電極とインナーリード２１ａとをシングルボンディングし、封止樹脂５０で封止した後、半田ボール７０を搭載した構造を有する。パッケージ本体の頂面にスティフナ９０を貼ることにより、パッケージの半田ボール面での平坦性を確保し及び放熱性を良くするものである。
【０００５】
また、図４に示すＴａｐｅ−ＢＧＡ構造の半導体装置は、ポリイミド樹脂製絶縁フィルムから成るＴＡＢ基材２２の片面に薄膜配線パターン２１を設けたＴＡＢテープ２０を、接着剤２４を介して、金属板から成るスティフナ９０と貼り合わせた構造を有する。そして、このスティフナ９０の中央部に設けてある半導体チップ搭載用凹部２３に接着剤２５を用いて半導体チップ４０を貼り付け、この半導体チップ４０の電極とボンディングパッド部２８とをボンディングワイヤ２７にて結線し、さらに半導体チップ４０とボンディングワイヤ２７とを封止樹脂５０によって封止することで構成される。なお、半田ボールパット部上には半田ボール７０が搭載される。２６はソルダーレジストである。
【０００６】
さらにまた、ＢＧＡ用エラストマ付ＴＡＢテープを用いて小型化を図ったＴａｐｅ−ＢＧＡ構造のものとして、図５の半導体装置がある。これは次のようにして組み立てたものである。まず、ＴＡＢ基材２２及び配線パターン２１を具備して成るＴＡＢテープ２０にフィルムエラストマ６０をラミネートしてＢＧＡ用エラストマ付ＴＡＢテープ３０を形成する（図５（ａ））。次いで、このＢＧＡ用エラストマ付ＴＡＢテープ３０の不要部をパンチ等（図示せず）により打ち抜き除去する（図５（ｂ））。さらに、接着剤２４（例えば、エラストマ）を介することより、ＢＧＡ用エラストマ付ＴＡＢテープ３０をスティフナ９０に貼り付けた後、キュアを行い、長尺のＢＧＡ用エラストマ付ＴＡＢテープ３０を個片化する（図５（ｃ））。そして、スティフナ９０の半導体チップ搭載用凹部２３に接着剤２５を用いて半導体チップ４０を貼付ける（図５（ｄ））。次いで、半導体チップ４０の電極と配線パターン２１のボンディングパッド部２８をワイヤボンディング２７により結線する（図５（ｅ））。そして、半導体チップとボンディングワイヤとを封止樹脂５０によって封止する（図５（ｆ））。最後に、半田ボール７０をＴＡＢテープ２０のランド部に搭載する（図５（ｇ））。
【０００７】
このようにＬＳＩチップと外部端子間のインタポーザとしてテープキャリアを用いたＴａｐｅ−ＢＧＡ型構造の半導体装置においては、様々な線膨張係数の異なる材料による複合材となっていることから、熱応力による界面での応力集中を防ぐ為に、半導体チップあるいは放熱板とテープキャリアとの接着剤に、エラストマと呼ばれる低弾性率の接着剤が、応力緩和の役目も兼ねて使われる傾向にある。
【０００８】
また、図５（ｂ）に示すように、最近ではテープキャリアにエラストマを貼付けた後、テープの不要部をエラストマと一緒に金型を用いて打ち抜く作業が行なわれている。
【０００９】
ここで従来使用されている打抜金型は図６の如く構成されている。即ち、図６に示す金型はダイセットとして、上方の天板１０と下方の台座１５とが、支柱１１により同じ位置関係で上下動可能に装置されている。その天板１０には、パンチバッキングプレート１９及びパンチプレート１８が設けられ、これによりパンチ２が取り付けられると共に、台座１５にはダイバッキングプレート１４を介してダイ１７が設けられ、両者はガイドポスト１６により位置決めされ、パンチ２とダイ穴３ａの中心が一致するようになっている。また、パンチプレート１８とダイ１７との間には、ストリッパ１が配設され、該ストリッパ１は、天板１０からパンチバッキングプレート１９にかけて設けた縦穴１３内よりストッパーポール１２により吊下げられている。そして、ダイ穴３ａを形成したダイ１７上に被加工材としてテープキャリア１００を載置し、その上からストリッパ１のパンチ穴８を通してパンチ２を下降させ、テープキャリア１００を打ち抜く構造になっている。ストリッパ１は、この打ち抜き動作の復動時に、ストッパポール上端のストッパ１２ａが縦穴１３内で受けているコイルバネ１２ｂの力により、パンチ２の刃先端面の下方までストリッパ下面が相対的に下移動して、パンチ２から被加工材を離す働きをする。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の打抜金型では、ストリッパ１のパンチ穴８におけるパンチガイド部内壁とパンチ２の外周とのクリアランスが３μｍ程度であり、且つそのクリアランスがストリッパ１の厚さ方向に均一なものとなっていた。このため、次のような課題が生じた。
【００１１】
即ち、テープキャリアと柔らかいエラストマとを同時に打ち抜く際に、エラストマのカスがパンチに付着し、そのカスがストリッパのパンチ穴に蓄積する。その結果、パンチ穴の内壁とパンチとの間の隙間が狭い場合は、カスと内壁との間がこすれて金属のバリが発生し、それによってパンチの側面が損傷を受け、切れ刃のチッピングを引き起こす恐れがある。従って、安定したテープキャリアの打抜き作業を可能とする金型の提供が望まれている。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、テープキャリアと柔らかいエラストマとを同時に打ち抜く金型において、エラストマのカスによるパンチの損傷を防ぎ、パンチの長寿命化を達成することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、ストリッパのパンチ穴の出口に座グリ加工を施し、長期にわたり安定した打ち抜き作業が行えるようにしたものである。
【００１４】
即ち、請求項１に記載の発明は、ダイ穴を形成したダイ上に被加工材としてテープキャリアを載置し、その上からストリッパを通してパンチを下降させて前記テープキャリアを打ち抜く打抜金型において、前記ストリッパのパンチ穴の内壁におけるパンチ出口側領域に、パンチ挿通方向と直交する方向に見たパンチガイド部内壁からの幅（図２のＬ）が０．０１〜０．５mmで、パンチが挿通する方向に見たパンチ穴下端面からの深さ（図２のＤ）が０．５〜１．５mmである、座グリ部を設けたことを特徴とするテープキャリア打抜き金型である。
【００１５】
上記座グリ部は、その幅がほぼ０．０１７mmで、深さがほぼ１．５mmであることが好ましい（請求項２）。
【００１６】
ストリッパのパンチ穴の出口に、幅２０μｍ程度の座グリ加工を施す理由は、座グリ加工を施さない従来の場合（パンチとパンチ穴のクリアランス３μｍ程度）と比べて、カスが詰まった場合でもパンチの損傷を防ぎ、長寿命化を達成することができるようにする為である。
【００１７】
上記座グリ部の幅（図２のＬ）とそれがパンチの長寿命化に寄与する作用効果との関係については、幅Ｌが０．０１mm未満では、パンチ穴の内壁とパンチとの間の隙間が狭いため、カスと内壁との間がこすれて金属のバリが発生して長寿命化の効果が現れず、また幅Ｌを０．０１mm以上とすると、徐々に効果の増大が見られるが、幅Ｌが０．５mmを超えるとあまり効果に相違が見られなくなることから、座グリ部の幅Ｌは、パンチガイド部内壁から０．０１mm以上、０．５mm以下とする必要がある。
【００１８】
また、座グリ部のパンチ穴下端面からの深さ（図２のＤ）については、深さＤが０．５mm未満では浅すぎて、座グリ部の存在しない領域であるパンチガイド部内壁（９ａ）内にパンチに付着したカスが蓄積して来るため、座グリ部を設けた十分な効果が現れない。これに対し、深さＤを０．５mm以上とすると、徐々に効果の増大が見られるが、深さＤが１．５mmを超えると、あまり効果に相違が見られなくなる。従って、パンチのガイド部としての作用が不十分とならない範囲をも考慮して、パンチ穴下端面からの深さＤは０．５mm以上、１．５mm以下とする必要がある。
【００１９】
上記パンチの長寿命化の作用効果は、特に被加工材が、半導体チップと外部端子間のインタポーザとして用いられるエラストマ付のテープキャリアであり、エラストマを一緒に打ち抜く場合に発揮される（請求項３）。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施形態に基づいて説明する。
【００２１】
図１は本発明によるテープキャリア打抜き金型のうち、ストリッパ１と、パンチ２と、ダイ１７の部分を示したものであり、図２はそのストリッパ１の部分の拡大図である。この金型は、ストリッパ１とダイ１７の構成が次に述べるように異なるだけで、他は図６と同じ構成であり、打ち抜き対象のテープキャリア（被加工材）を挟み込み、金型をプレス機によって押し下げて、テープキャリアの上からストリッパ１を通してパンチ２を下降させることにより、テープキャリアはパンチ２およびダイに沿って打ち抜かれる。
【００２２】
図１において、まず、本発明の中心であるストリッパ１の材質にはスチールを用い、そのストリッパ１のパンチ穴８の内壁におけるパンチ出口側領域に座グリ部５を設けている。
【００２３】
また、パンチ２にはタングステン・カーバイト（ＷＣ）等の超硬合金を用い、ストリッパ１のパンチ穴８のパンチガイド部内壁９ａとのクリアランスＣ（図２）を約０．００３mm程度としている。
【００２４】
さらにまた、ダイ１７は、クリアランス調整を可能とする為に、ダイプレート３をダイホルダ７内に入れた、入れ駒の構造となっている。ここでは、ダイホルダ７内に、厚さ約１mmのスペーサ４を介して、焼入れ鋼から成るダイプレート３を入れた構造となっている。このダイプレート３には打ち抜き後のカスを落とすためのダイ穴３ａが設けられている。そして、このダイ穴３ａの上端切り刃部３ｂはストレート（幅寸法又は内径が均一な形状）に加工されており、同じくストレートに加工された超硬合金のパンチ２の外周面に対し、両者のクリアランスを片側で約０．００３mm程度としている。
【００２５】
図２に、パンチ出口側領域の座グリ部５及び下面の座グリ加工部６を拡大して示す。この実施形態の場合、座グリ部５は、パンチ挿通方向と直交する方向に見たパンチガイド部内壁９ａからの幅Ｌがほぼ０．０１７mmで、パンチ２が挿通する方向に見たパンチ穴下端面９ｂからの深さＤがほぼ１．５mmになるように設けられている。
【００２６】
従って、ストリッパ１のパンチ穴８は、上側のパンチガイド部９とパンチ出口側領域の座グリ部５とから成り、パンチ２が上側のパンチガイド部内壁９ａとの間でなすクリアランスＣ（図２）はほぼ０．００３mm、パンチ２が下側の座グリ部５との間でなすクリアランスないし隙間はほぼ０．０２mmとなっている。
【００２７】
以上の座グリ部５の寸法を、従来例との比較にして表１に示す。
【００２８】
【表１】
0003714121.tif 000002
【００２９】
従来例ではパンチ２とパンチ穴８とのクリアランスは、パンチガイド部９及びパンチ穴出口の座グリ部５共に同じでほぼ３μｍと狭いので、テープキャリアと柔らかいエラストマとを同時に打抜いた場合、エラストマのカスがパンチに付着し、そのカスがストリッパのパンチ穴に蓄積し、そのカスと内壁との間がこすれて金属のバリが発生し、パンチ２の寿命を縮めた。これに対し、本実施例ではパンチガイド部９のクリアランスＣについてはほぼ３μｍと同じであるが、パンチ穴出口におけるクリアランス（Ｃ＋Ｌ）は座グリ部５の存在によりほぼ２０μｍと拡がっている。このため、テープキャリアと柔らかいエラストマとを同時に打抜いた場合の従来の問題点であった、カスがストリッパのパンチ穴に蓄積して金属のバリを発生させるという不都合を防止することができ、パンチ２の長寿命化を達成することができた。
【００３０】
上記座グリ部５の作用効果は、その寸法を上記表１の値にした場合に限られるものではなく、ストリッパのパンチ穴の出口を、幅Ｌが０．０１〜０．５mm、深さＤが０．５〜１．５mmの範囲で座グリ加工することによって、得ることができるものである。
【００３１】
また、本実施形態においては、上記の他、ストリッパ１の下面に、打痕防止の為にストリッパ不要部としての座グリ加工部６を、ほぼ０．２mmの深さで設けている。この座グリ加工部６は、テープキャリアと柔らかいエラストマとを同時に打ち抜く際、テープ上に異物が付着した場合、その上から金型による打ち抜き作業をしたときに柔らかいエラストマ上に打痕が発生しないようにするためのものである。したがって、この座グリ加工部６は面的に広く、またエラストマに接触する面積が小さくなるように複数個に分けて設けるのが好ましい。図１の例では、内側座グリ加工部６ａと外側座グリ加工部６ｂの２箇所に分けて設けてあり、両座グリ加工部の下面からの深さｄ１、ｄ２は、ほぼ０．２mmで同じになっている。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ストリッパのパンチ穴の内壁におけるパンチ出口側領域に、パンチ挿通方向と直交する方向に見たパンチガイド部内壁からの幅が０．０１〜０．５mmで、パンチが挿通する方向に見たパンチ穴下端面からの深さが０．５〜１．５mmである座グリ部を設けたので、テープキャリアと柔らかいエラストマとを同時に打抜いた場合の従来の問題点であった、ストリッパのパンチ穴にカスが蓄積して金属のバリを発生させるという不都合を防止し、パンチの長寿命化を図り、長期間に渡り安定した打抜き性を約束した金型を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のテープキャリア打抜き金型の主要部の断面図である。
【図２】図１のテープキャリア打抜き金型のストリッパの部分拡大図である。
【図３】本発明の金型で打ち抜き対象とするテープキャリアを用いた半導体装置の第１の構成例を示す断面図である。
【図４】本発明の金型で打ち抜き対象とするテープキャリアを用いた半導体装置の第２の構成例を示す断面図である。
【図５】本発明の金型で打ち抜き対象とするエラストマ付テープキャリアを用いた半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図６】従来公知の金型の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１  ストリッパ
２  パンチ
３  ダイプレート
３ａ  ダイ穴
３ｂ  上端切り刃部
４  スペーサ
５  座グリ部
８  パンチ穴
９  パンチガイド部
９ａ  パンチガイド部内壁
９ｂ  パンチ穴下端面
Ｌ  幅
Ｄ  深さ
【図１】
0003714121.tif 000003
【図２】
0003714121.tif 000004
【図３】
0003714121.tif 000005
【図４】
0003714121.tif 000006
【図５】
0003714121.tif 000007
【図６】
0003714121.tif 000008