JP3189402B2 - バンプ形成方法 - Google Patents

バンプ形成方法

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JP3189402B2 JP20335492A JP20335492A JP3189402B2 JP 3189402 B2 JP3189402 B2 JP 3189402B2 JP 20335492 A JP20335492 A JP 20335492A JP 20335492 A JP20335492 A JP 20335492A JP 3189402 B2 JP3189402 B2 JP 3189402B2
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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はバンプ形成方法に関し、
詳しくは、ワイヤボンディング手段により、高さにばら
つきのないバンプをチップの上面に形成するためのバン
プ形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ワイヤボンディング手段により、チップ
にバンプを形成してフリップチップ等を製造することが
知られている。ワイヤボンディング手段は、キャピラリ
から導出されたワイヤの下端部とトーチを接近させ、そ
の状態でトーチに高電圧を付与することにより電気的ス
パークを発生させてワイヤの下端部にボールを形成し、
次いでキャピラリを下降させてこのボールをキャピラリ
の下端部によりチップの電極に押し付けてボンディング
し、次いでクランパによりワイヤをクランプして、ワイ
ヤを引き上げることにより、ボールとワイヤの接合部か
らワイヤを切断してバンプを形成するものである。
【0003】ところで、ワイヤをクランプしてそのまま
引き上げて切断すると、ワイヤの切断箇所が安定せず、
ワイヤの切れ残りが長短様々にバンプの上面から残存突
出し、このためバンプの高さがばらつきやすい問題があ
った。
【0004】このような問題点を解消する従来手段とし
て、例えば特開昭57−163919号公報に記載され
た方法が知られている。この方法は、キャピラリを下降
させて、ワイヤの下端部のボールをチップ上面の電極に
押し付け、次いでキャピラリを上昇させるとともに、こ
のキャピラリをわずかに水平移動させた後、再度キャピ
ラリを下降させて、ボールからのワイヤの立ち上り部を
キャピラリの下面によりボールに強く押し付け、次いで
ワイヤをクランパーでクランプして引き上げることによ
り、ワイヤとボールの接合部からワイヤを切断するもの
である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、この従来方
法では、クランパーでワイヤを引き上げて接合部からワ
イヤを切断しやすいように、この接合部を脆弱化させる
ために、キャピラリの上昇、水平移動、再下降という作
業をするが、この一連の作業は極めて短時間で行われる
ため、キャピラリをボールに再押圧する際の押圧力のコ
ントロールが難しく、この押圧力が過大の場合には、ボ
ールがキャピラリの下面により押し潰されすぎて高さの
低いバンプが形成され、かくなると隣接する電極にボー
ルが接触して電気的不良となり、また押圧力が過小の場
合には、ボールの上面が十分に平坦にならずに、高さの
高いバンプとなるという問題点があった。
【0006】またこの従来手段では、前記接合部の脆弱
化が不十分であって、ワイヤをこの接合部から確実に切
断しにくく、バンプの上面にワイヤの切れ残りが残存突
出し、その結果バンプの高さがばらつきやすいという問
題点があった。
【0007】そこで本発明は、バンプ上面にワイヤの切
れ残りが生じにくく、且つ高さの揃ったバンプを形成で
きるバンプ形成方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、キャピラリを
下降させて、ワイヤ下端部のボールをチップの電極に押
し付けた状態で、キャピラリの押圧力を減少させて、キ
ャピラリをバンプ上面に摺接させながらワイヤ膨大部を
乗り越えさせてわずかに水平移動させ、そこでキャピラ
リに押圧力を付与してワイヤをバンプ上面に押圧した
後、キャピラリを上昇させて、クランパによりワイヤを
クランプして引き上げることにより、押圧ポイントのつ
け根からワイヤを切断するようにしている。
【0009】
【作用】上記構成によれば、ワイヤを押圧ポイントのつ
け根から確実に切断でき、したがってバンプの上面にワ
イヤの切れ残りが残存突出することはなく、一定の高さ
の形状のよいバンプを形成できる。
【0010】
【実施例】次に、図面を参照しながら本発明の実施例を
説明する。
【0011】図1はワイヤボンディング装置の側面図で
ある。ホーン1の先端部にはキャピラリ2が保持されて
おり、このキャピラリ2にはワイヤ3が挿通されてい
る。ホーン1の基端部にはこのホーン1をUS(超音
波)振動させるための振動子4が装着され、且つ回転子
5に結合されている。
【0012】回転子5は軸受け6のピン7に上下方向に
回転自在に軸着されている。またこのピン7にはブロッ
ク11が軸着されている。ブロック11の後部には上下
2本のロッド12が延設されており、その先端部にはカ
ムフォロア13が軸着されている。カムフォロア13は
偏心カム14に当接している。この偏心カム14はモー
タ16に駆動されて回転する。15はその回転軸であ
る。モータ16が駆動すると、偏心カム14は回転し、
ブロック11はピン7を中心に回転してホーン1はピン
7を中心に上下方向に揺動する。
【0013】前記回転子5の上部にはシャフト21が立
設されている。また前記ブロック11の上面前部にもシ
ャフト22が立設されており、シャフト21とシャフト
22はコイルばね23により結合されている。このコイ
ルばね23のばね力FAによりホーン1は下方向(反時
計方向)に回転するように弾発されている。また一方の
シャフト21の内方にはタッチセンサ24が設けられて
いる。
【0014】常時は、シャフト21はこのタッチセンサ
24に押接しているが、上述のようにモータ16が駆動
してホーン1がブロック11と一体的に下方に回転し、
キャピラリ2の下端部がチップ8の上面や、このチップ
8が搭載されたリードフレーム9の上面に着地すると、
シャフト21はタッチセンサ24から離れ、この着地を
検知する(図2参照)。なおこのような着地検出手段と
しては、これ以外にも、インピーダンス検出手段や電磁
誘導を利用するうず電流検出手段なども適用される。1
0はリードフレーム9のガイドレールである。
【0015】回転子5の後部には、ブラケット31が水
平に延出しており、その上面にはコイル32が配置され
ている。またこのコイル32と対向するように、マグネ
ット33が配置されている。このコイル32とマグネッ
ト33は、ボイスコイルモータ(VCM)を構成してい
る。このマグネット33はブロック11の内面に装着さ
れている。コイル32に通電すると磁気力FBが発生す
る。この磁気力FBは、ホーン1を上方へ回転させる方
向、すなわち前記ばね力FAを減殺する方向へ反発力と
して作用する。
【0016】ブロック11の前面上部から前方にアーム
34が延出している。このアーム34の先端部にはクラ
ンパ35が装着されている。このクランパ35は、ソレ
ノイド(図示せず)に駆動されて開閉することにより、
ワイヤ3を挟持し、また挟持状態を解除する。
【0017】前記軸受け6は、Xテーブル42,Yテー
ブル43上に設置されている。したがって各々のテーブ
ル42,43が駆動すると、ホーン1はX方向,Y方向
に移動する。44はトーチである。このトーチ44は、
図示しない駆動手段に駆動されて、キャピラリ2の下端
部から導出するワイヤ3の直下に移動し、そこでこのト
ーチ44に高電圧が印加されることにより、ワイヤ3の
下端部とトーチ44の間に電気的スパークが発生し、ボ
ール3Aが発生する。
【0018】このワイヤボンディング装置は上記のよう
な構成より成り、次に図3および図4を参照しながら動
作の説明を行う。なお図3(a)〜(c)と図4(a)
〜(c)は一連の動作を示している。チップ8がキャピ
ラリ2の直下に位置した状態で、図3(a)に示すよう
にトーチ44をワイヤ3の下端部に接近させてボール3
Aを形成した後、トーチ44を側方へ退避させてモータ
16を駆動する。するとキャピラリ2は下降し、ボール
3Aはチップ8の上面に形成された電極20に着地し
(図3(b)参照)、キャピラリ2の押圧力のために、
ボール3Aは電極20に強く押し付けられ、ボール3A
は図示するように偏平なバンプ3Bとなり、電極20に
ボンディングされる。図2はこの着地時の状態を示して
いる。
【0019】ボール3Aが電極20に着地すると、ホー
ン1やキャピラリ2のそれ以上の下降は停止するが、モ
ータ16はなおも駆動を継続し、図2においてブロック
11は更に反時計方向に回転するため、タッチセンサ2
4はシャフト21から離れ、ボール3Aが電極20に着
地したことが検知される。
【0020】キャピラリ2の下端部の高さは、周知制御
手段により管理されており、ボール3Aが電極20に着
地する直前か、若しくは着地と同時に、コイル32に通
電が開始されて磁気力(反発力)FBが生じる。この反
発力FBはコイルばね23のばね力FAとほぼ等しく、
したがってこのときのキャピラリ2の下降力(押圧力)
F1は(数1)のとおりほぼ零となる。
【0021】
【数1】
【0022】したがって図3(b)に示す状態で、キャ
ピラリ2の下面はボール3Bの上面に軽く押圧される。
30はキャピラリ2の下端のテーパ状開口部の内部に生
じるワイヤ膨大部である。
【0023】次にこの押圧状態でXテーブル42を駆動
して、キャピラリ2を横方向(X方向)にわずかに移動
させる(図3(c)参照)。この場合、上記押圧力F1
=FA−FBは零若しくはほぼ零であるので、キャピラ
リ2の下端部は膨大部30に軽く摺接しながらこれを難
なく乗り越えて、図3(b)に示す位置から図3(c)
に示す位置へ移動する。図中、Nはこの場合のキャピラ
リ2の下端部の軌跡である。なお仮に押圧力F1を減殺
しないままキャピラリ2をX方向に移動させると、キャ
ピラリ2は膨大部30を乗り越えることはできず、膨大
部30はバンプ3Bの上面から剥離されて、図3(c)
の鎖線位置まで移動してしまう。
【0024】次にその状態で、コイル32への通電を中
止若しくは少なくし、反発力FBを零若しくは小さくす
る。すると図4(a)に示すように、キャピラリ2はコ
イルばね23により下方へ弾発され、ワイヤ3はバンプ
3Bの右斜面Cと上面に押し付けられる。このとき、振
動子4を駆動してキャピラリ2をUS振動させることに
より、ワイヤ3は膨大部30の斜面やバンプ3Bの上面
にボンディングされる。図中、Aはこのときの押圧ポイ
ントである。なおこの時のボンディング力F1は50g
程度である。
【0025】このようにして押圧ポイントAで押圧した
ならば、再度コイル32に通電して押圧力を零若しくは
ほぼ零にしたうえで、Yテーブル43を駆動して、キャ
ピラリ2を前記X方向と交差するY方向にわずかに水平
移動させ(図4(b)参照)、そこで再度コイル32へ
の通電を中止若しくは少なくして、ワイヤ3をバンプ3
Bの上面に強く押圧する。このとき、振動子4を再度駆
動して、キャピラリ2をUS振動させる。Bはこの2回
目の押圧ポイントである。
【0026】次に図4(c)に示すようにモータ16を
逆回転させてキャピラリ2を上昇させ、クランパ35で
ワイヤ3をクランプしてワイヤ3を引き上げると、ワイ
ヤ3は前記押圧ポイントBのつけ根で脆弱化されている
ので、そのつけ根から難なく切断され、バンプ3Bが完
成する。
【0027】図5は、このようにして完成したバンプ3
Bの斜視図である。ワイヤ3はポイントAとポイントB
でバンプ3Bの上面に押し付けられたことにより、偏平
に変形してしっかりボンディングされており、且つポイ
ントBのつけ根から確実に切断され、バンプ3Bの上面
にワイヤ3の切れ残りが残存突出することはなく、フラ
ットな上面を有する高さのばらつきのないバンプ3Bを
形成できる。なお本実施例では、ポイントAとポイント
Bにおいて2回強く押圧した後、クランパ35でワイヤ
3をクラップしてワイヤ3を切断するようにしている
が、ポイントBでワイヤ3をバンプ3Bの上面に押圧し
た後、更にキャピラリ2をわずかに水平移動させて、3
回目の強い押圧をしてもよく、このような押圧動作は何
回行ってもよいものである。
【0028】また上記実施例では、ポイントAでワイヤ
3をバンプ上面に押圧した後、キャピラリ2をY方向へ
移動させてポイントBで2度目の押圧を行ったうえで、
ワイヤ3を切断していたが、図4(a)に示すプロセス
の後、すなわちポイントAで押圧を行った後、ポイント
Bへ移動することなく、そのままキャピラリ2を上昇さ
せて、クランパ35によりワイヤ35をクランプし、ワ
イヤ3をポイントAのつけ根から切断してもよいもので
ある。
【0029】図6は、この場合のバンプ3Bを示すもの
である。この場合も高さのばらつきのないバンプ3Bを
形成できるが、上記実施例の場合よりもワイヤ3の切断
点が安定しにくく、ワイヤ3の切れ残り3aが残存突出
しやすい難点がある。したがって上記実施例のように、
ポイントA及びポイントBで、少なくとも2回の押圧を
行うことが望ましい。
【0030】
【発明の効果】本発明によれば、ワイヤを押圧ポイント
のつけ根から確実に切断でき、フラットな上面を有する
高さのばらつきのないバンプを簡単に形成することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係るワイヤボンディング装
置の側面図
【図2】本発明の一実施例に係るワイヤボンディング装
置の側面図
【図3】(a)本発明の一実施例に係るワイヤボンディ
ングの工程図 (b)本発明の一実施例に係るワイヤボンディングの工
程図 (c)本発明の一実施例に係るワイヤボンディングの工
程図
【図4】(a)本発明の一実施例に係るワイヤボンディ
ングの工程図 (b)本発明の一実施例に係るワイヤボンディングの工
程図 (c)本発明の一実施例に係るワイヤボンディングの工
程図
【図5】本発明の一実施例に係るバンプの斜視図
【図6】本発明の一実施例に係るバンプの斜視図
【符号の説明】
1 ホーン 2 キャピラリ 3 ワイヤ 3A ボール 3B バンプ 8 チップ 20 電極 30 ワイヤ膨大部 35 クランパ 44 トーチ A,B 押圧ポイント

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ホーンに保持されたキャピラリから導出さ
    れたワイヤの下端部に、トーチによりボールを形成する
    工程と、 キャピラリを下降させて、前記ボールをチップの電極に
    押し付ける工程と、 このキャピラリを下降させた状態で、このキャピラリの
    押圧力を減少させて、このキャピラリをバンプ上面に摺
    接させながらワイヤ膨大部を乗り越えさせて横方向へ移
    動させる工程と、 キャピラリに押圧力を付与して、ワイヤをバンプの上面
    に押圧する工程と、 キャピラリを上昇させて、クランパによりワイヤをクラ
    ンプして引き上げることにより、押圧ポイントのつけ根
    からワイヤを切断する工程と、 を含むことを特徴とするバンプ形成方法。
  2. 【請求項2】ホーンに保持されたキャピラリから導出さ
    れたワイヤの下端部に、トーチによりボールを形成する
    工程と、 キャピラリを下降させて、前記ボールをチップの電極に
    押し付ける工程と、 このキャピラリを下降させた状態で、このキャピラリの
    押圧力を減少させて、このキャピラリをバンプ上面のワ
    イヤ膨大部を乗り越えさせて横方向へ移動させる工程
    と、 キャピラリに押圧力を付与してワイヤをバンプの上面に
    押し付ける工程と、 前記押圧力を再度減少させて、キャピラリを前記横方向
    と交差する方向へわずかに水平移動させる工程と、 キャピラリに押圧力を再度付与することにより、ワイヤ
    をバンプの上面に再度押圧する工程と、 キャピラリを上昇させて、クランパによりワイヤをクラ
    ンプして引き上げることにより、押圧ポイントのつけ根
    からワイヤを切断する工程と、 を含むことを特徴とするバンプ形成方法。
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