JPH1174299A - バンプ形成装置およびバンプ形成方法 - Google Patents
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- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 比較的簡単な方法、比較的単純な装置を用い
て、常温で比較的小さな体積のバンプを形成することが
でき、かつバンプ形成のタクト時間を短くして生産性を
向上することのできるバンプ形成装置およびバンプ形成
方法の実現を課題とする。 【解決手段】 超音波ウェッジボンディング法を用いて
バンプを形成する場合に、ウェッジツール11の一部に
ワイヤ13の接合部のワイヤ供給側にくびれを作る突起
15を設けるようにした。
て、常温で比較的小さな体積のバンプを形成することが
でき、かつバンプ形成のタクト時間を短くして生産性を
向上することのできるバンプ形成装置およびバンプ形成
方法の実現を課題とする。 【解決手段】 超音波ウェッジボンディング法を用いて
バンプを形成する場合に、ウェッジツール11の一部に
ワイヤ13の接合部のワイヤ供給側にくびれを作る突起
15を設けるようにした。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、バンプ形成装置お
よびバンプ形成方法に関し、特に半導体装置の電極と基
板とに設けられて両者を接続するバンプの形成装置およ
びこのようなバンプの形成方法に関する。
よびバンプ形成方法に関し、特に半導体装置の電極と基
板とに設けられて両者を接続するバンプの形成装置およ
びこのようなバンプの形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体装置の多極化に伴い、チップとリ
ードフレームを接続する方法として従来のワイヤボンデ
ィング方式に代えて、ワイヤレスボンディング方式が用
いられるようになってきている。ワイヤレスボンディン
グ方式の例えばフリップチップ方式は、通常、チップ表
面にはんだバンプを形成し、チップを裏返して基板に位
置合わせした後、はんだを溶かして一度に接続する方法
を採っている。このようにすると接点を平面状に設ける
ことができ、多数の入出力をチップに設けることができ
る。
ードフレームを接続する方法として従来のワイヤボンデ
ィング方式に代えて、ワイヤレスボンディング方式が用
いられるようになってきている。ワイヤレスボンディン
グ方式の例えばフリップチップ方式は、通常、チップ表
面にはんだバンプを形成し、チップを裏返して基板に位
置合わせした後、はんだを溶かして一度に接続する方法
を採っている。このようにすると接点を平面状に設ける
ことができ、多数の入出力をチップに設けることができ
る。
【0003】ところで、チップ上のAlパッド上もしく
は基板の電極上にダンプを設ける従来の方法をとして次
のようなものがある。まず、メッキやエッチングによる
方法がある。この方法は処理が複雑であってそのため処
理設備が高価格になるという欠点がある。特にチップサ
イズが大きく、バンプ数が少ない場合に特に高価にな
る。また、転写方式とよばれる方式は、バンプ形成用の
基板にリードに位置合わせしたバンプを予め形成してお
き、加圧、加熱してこのバンプをリード上に転写し、次
に転写したバンプとチップ上の電極とを位置合わせして
加圧、加熱してバンプと電極を接続する方法である。し
かし、この方法は、電極数が増えると位置合わせが困難
になるという問題がある。
は基板の電極上にダンプを設ける従来の方法をとして次
のようなものがある。まず、メッキやエッチングによる
方法がある。この方法は処理が複雑であってそのため処
理設備が高価格になるという欠点がある。特にチップサ
イズが大きく、バンプ数が少ない場合に特に高価にな
る。また、転写方式とよばれる方式は、バンプ形成用の
基板にリードに位置合わせしたバンプを予め形成してお
き、加圧、加熱してこのバンプをリード上に転写し、次
に転写したバンプとチップ上の電極とを位置合わせして
加圧、加熱してバンプと電極を接続する方法である。し
かし、この方法は、電極数が増えると位置合わせが困難
になるという問題がある。
【0004】これらの問題を解決する方法として、ワイ
ヤボンディング方式に用いられるボンディング装置を用
いる方法がある。このような方式にはネイルヘッドボン
ディング法(ボールワイヤボンディング法)とウェッジ
ボンディング法の2種類の方法がある。ネイルヘッドボ
ンディング法は、さらに熱圧着法と、超音波併用熱圧着
法に分類される。
ヤボンディング方式に用いられるボンディング装置を用
いる方法がある。このような方式にはネイルヘッドボン
ディング法(ボールワイヤボンディング法)とウェッジ
ボンディング法の2種類の方法がある。ネイルヘッドボ
ンディング法は、さらに熱圧着法と、超音波併用熱圧着
法に分類される。
【0005】ネイルヘッドボンディング法はキャピラリ
と呼ばれるツールを用い、キャピラリに通されたワイヤ
の先端を溶融してボールを形成する。そうして、このボ
ールをチップの電極上に加熱圧着して接続し、ボールの
接続後ワイヤを引っ張ってボール直上でワイヤを切断し
てバンプを形成する。最初は加熱圧着時に熱と荷重のみ
を付加していたが、今では、高温でのチップの特性や接
合部の信頼性から、接合時に超音波を付加し、加熱温度
を低くすることができる超音波併用熱圧着法が主流にな
っている。この方法によると、バンプ直上には髭が発生
するためバンプ高さにばらつきが生じる。また、ボール
は後に金属ワイヤを溶融して形成するため、バンプ体積
にむらが生じる。さらに、酸化しやすい金属ワイヤを用
いる場合はボール形成を還元ガス中で行なう必要がある
が、この場合ガスの流れの影響によりさらに体積がばら
つく。また、金属ワイヤに特に酸化しやすい材料を含ん
でいる場合、還元ガス中でもボール表面に酸化物が形成
され接合強度の低下が起きる。そして、この溶融にはキ
ヤビラリーを放電トーチより高くして放電する必要があ
るためバンプ形成タクトは最低80ms程度かかる。
と呼ばれるツールを用い、キャピラリに通されたワイヤ
の先端を溶融してボールを形成する。そうして、このボ
ールをチップの電極上に加熱圧着して接続し、ボールの
接続後ワイヤを引っ張ってボール直上でワイヤを切断し
てバンプを形成する。最初は加熱圧着時に熱と荷重のみ
を付加していたが、今では、高温でのチップの特性や接
合部の信頼性から、接合時に超音波を付加し、加熱温度
を低くすることができる超音波併用熱圧着法が主流にな
っている。この方法によると、バンプ直上には髭が発生
するためバンプ高さにばらつきが生じる。また、ボール
は後に金属ワイヤを溶融して形成するため、バンプ体積
にむらが生じる。さらに、酸化しやすい金属ワイヤを用
いる場合はボール形成を還元ガス中で行なう必要がある
が、この場合ガスの流れの影響によりさらに体積がばら
つく。また、金属ワイヤに特に酸化しやすい材料を含ん
でいる場合、還元ガス中でもボール表面に酸化物が形成
され接合強度の低下が起きる。そして、この溶融にはキ
ヤビラリーを放電トーチより高くして放電する必要があ
るためバンプ形成タクトは最低80ms程度かかる。
【0006】半田ワイヤを用いて先のようにバンプを形
成しようとすると、ボール形成時に還元ガス(例えばH
2 10%、Ar90%のものなど)中で行なう必要があ
り、爆発の危険もあって安全再に問題があり、またワイ
ヤの強度からワイヤ直径が40μm以上のものが必要に
なる。このためボールサイズも大きくなるため、100
μm以下のボールバンプを作製することができない。ま
たボール形成後、電極接合までにボール温度が下がらな
いとボールの潰れ方にむらが生じるため、ボール冷却時
間がある程度必要であり、結果的にバンプ形成タクトが
最低150ms程度かかってしまう。また、半田ボール
が柔らかいためキヤビラリーのワイヤ貫通穴に詰まる場
合が有りこの場合はキヤビラリー交換が必要となる。
成しようとすると、ボール形成時に還元ガス(例えばH
2 10%、Ar90%のものなど)中で行なう必要があ
り、爆発の危険もあって安全再に問題があり、またワイ
ヤの強度からワイヤ直径が40μm以上のものが必要に
なる。このためボールサイズも大きくなるため、100
μm以下のボールバンプを作製することができない。ま
たボール形成後、電極接合までにボール温度が下がらな
いとボールの潰れ方にむらが生じるため、ボール冷却時
間がある程度必要であり、結果的にバンプ形成タクトが
最低150ms程度かかってしまう。また、半田ボール
が柔らかいためキヤビラリーのワイヤ貫通穴に詰まる場
合が有りこの場合はキヤビラリー交換が必要となる。
【0007】一方、ウェッジボンディング法あるいは超
音波法とも呼ばれる方法がある。これはワイヤをウェッ
ジツールと呼ばれるツールでチップ上の電極およびリー
ドに、超音波を加えながら圧着する方法である。図12
に、ウェッジボンディング法によってバンプ形成を行う
方法を示した。また図13に、ウェッジボンディング法
に用いられるウェッジツールの先端部とワイヤの変形の
様子を示す。図12および図13で11はウェッジツー
ル、12はウェッジツールの圧着面、13はワイヤ、1
4はワイヤ挿入穴、16は電極パッドである。また21
はワイヤ13を保持するクランプである。
音波法とも呼ばれる方法がある。これはワイヤをウェッ
ジツールと呼ばれるツールでチップ上の電極およびリー
ドに、超音波を加えながら圧着する方法である。図12
に、ウェッジボンディング法によってバンプ形成を行う
方法を示した。また図13に、ウェッジボンディング法
に用いられるウェッジツールの先端部とワイヤの変形の
様子を示す。図12および図13で11はウェッジツー
ル、12はウェッジツールの圧着面、13はワイヤ、1
4はワイヤ挿入穴、16は電極パッドである。また21
はワイヤ13を保持するクランプである。
【0008】図12に沿ってウェッジボンディング法に
よるバンプ形成方法を説明する。まず、図12(a)の
ようにクランプ21はワイヤ13をウェッジツール11
の後方からワイヤ挿入穴に斜めに挿入し、ワイヤ13の
先端がウェッジツール11の下部に構成された圧着面1
2に達する位置までワイヤ13を送り出す。
よるバンプ形成方法を説明する。まず、図12(a)の
ようにクランプ21はワイヤ13をウェッジツール11
の後方からワイヤ挿入穴に斜めに挿入し、ワイヤ13の
先端がウェッジツール11の下部に構成された圧着面1
2に達する位置までワイヤ13を送り出す。
【0009】次に、図12(b)に示すようにウェッジ
ツール11を下降させ、圧着面12によりワイヤ13の
先端部を電極16に押し付けてウェッジツール11に設
けられている図示しない超音波振動源によってウェッジ
ツール11を介してワイヤ13に超音波振動を与えるな
がら圧着する。クランプ21はウェッジツール11の下
降に合わせて下降し、ウェッジツール11がワイヤ13
に超音波振動を与えている間は開いて後方に移動する。
ツール11を下降させ、圧着面12によりワイヤ13の
先端部を電極16に押し付けてウェッジツール11に設
けられている図示しない超音波振動源によってウェッジ
ツール11を介してワイヤ13に超音波振動を与えるな
がら圧着する。クランプ21はウェッジツール11の下
降に合わせて下降し、ウェッジツール11がワイヤ13
に超音波振動を与えている間は開いて後方に移動する。
【0010】次に超音波振動の付与が終了すると、図1
2(c)に示すようにクランプ21を閉じ、さらに後方
に移動してワイヤ13を切断する。次に、図12(d)
に示すようにウェッジツール11とクランプ21を上昇
させ、次の位置に動かす。クランプ21は閉じたままで
前方へ進むことでワイヤ13をウェッジツール11下に
送り出す。
2(c)に示すようにクランプ21を閉じ、さらに後方
に移動してワイヤ13を切断する。次に、図12(d)
に示すようにウェッジツール11とクランプ21を上昇
させ、次の位置に動かす。クランプ21は閉じたままで
前方へ進むことでワイヤ13をウェッジツール11下に
送り出す。
【0011】このようなウェッジツール圧着面12でワ
イヤ13を加圧し、超音波振動を与えて接合する方法
は、常温で接合可能であり、溶融形成が特に必要でない
ため溶融時酸化しやすい材料が使用でき、ボール形成が
ないため、ネイルヘッドボンディング法よりもより速く
バンプ形成ができ、バンプ高さをより低く、高さばらつ
きをより少なく形成することができ、また、バンプ上面
を平らに形成できるので、電極の微細ピッチ化に適した
向いていることなどが特徴である。この時、場合によっ
ては接合性を向上させるために、100〜300°C程
度に加熱してバンプ形状を整えることもある。
イヤ13を加圧し、超音波振動を与えて接合する方法
は、常温で接合可能であり、溶融形成が特に必要でない
ため溶融時酸化しやすい材料が使用でき、ボール形成が
ないため、ネイルヘッドボンディング法よりもより速く
バンプ形成ができ、バンプ高さをより低く、高さばらつ
きをより少なく形成することができ、また、バンプ上面
を平らに形成できるので、電極の微細ピッチ化に適した
向いていることなどが特徴である。この時、場合によっ
ては接合性を向上させるために、100〜300°C程
度に加熱してバンプ形状を整えることもある。
【0012】しかし、従来のワイヤボンディング方式に
用いられるウェッジツールなどを用いた場合では、操作
が複雑でバンプ形成に時間がかかるという問題があっ
た。例えば、従来ではクランプがワイヤをウェッジツー
ルに送り出す場合は、図14に一例を示すような複雑な
動きを行っていた。図14のワイヤ13を後に動かす場
合では、図14(a)から図14(b)のようにクラン
プ21は閉じてワイヤ13をくわえた状態で後方に動
き、次に図14(c)のように開いて前方へ動き、次に
図14(d)のように再び閉じてワイヤ13をくわえて
後方に動くといった動作をウェッジツール11に対する
相対位置を保ちながら行っていた。また、ワイヤ13を
前に動かす場合はこの逆の動作を行う。
用いられるウェッジツールなどを用いた場合では、操作
が複雑でバンプ形成に時間がかかるという問題があっ
た。例えば、従来ではクランプがワイヤをウェッジツー
ルに送り出す場合は、図14に一例を示すような複雑な
動きを行っていた。図14のワイヤ13を後に動かす場
合では、図14(a)から図14(b)のようにクラン
プ21は閉じてワイヤ13をくわえた状態で後方に動
き、次に図14(c)のように開いて前方へ動き、次に
図14(d)のように再び閉じてワイヤ13をくわえて
後方に動くといった動作をウェッジツール11に対する
相対位置を保ちながら行っていた。また、ワイヤ13を
前に動かす場合はこの逆の動作を行う。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、ワイヤ
ボンディングの手法を用いてバンプを形成する場合、ネ
イルヘッドボンディング法では、ボールの溶融形成が必
要なため高温が必要であり、溶融時酸化しやすい材料が
使用できない、バンプ大きさにばらつきが生じ易い、電
極の微細ピッチ化に適していないなどの問題があった。
また、従来のウェッジボンディング法では、クランプと
ウェッジツールとが相対的な位置を保ちながら相互に移
動し、それに合わせてクランプが開閉を行うなど複雑な
動作が必要であった。
ボンディングの手法を用いてバンプを形成する場合、ネ
イルヘッドボンディング法では、ボールの溶融形成が必
要なため高温が必要であり、溶融時酸化しやすい材料が
使用できない、バンプ大きさにばらつきが生じ易い、電
極の微細ピッチ化に適していないなどの問題があった。
また、従来のウェッジボンディング法では、クランプと
ウェッジツールとが相対的な位置を保ちながら相互に移
動し、それに合わせてクランプが開閉を行うなど複雑な
動作が必要であった。
【0014】本発明はこれらの問題を解決して、比較的
簡単な方法、比較的単純な装置を用いて、常温で比較的
小さな体積のバンプを形成することができ、かつバンプ
形成のタクト時間を短くして生産性を向上することので
きるバンプ形成装置およびバンプ形成方法の実現を課題
とする。
簡単な方法、比較的単純な装置を用いて、常温で比較的
小さな体積のバンプを形成することができ、かつバンプ
形成のタクト時間を短くして生産性を向上することので
きるバンプ形成装置およびバンプ形成方法の実現を課題
とする。
【0015】
【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、金属細線を金属膜または金属板上に押し
付ける押圧面と、この押圧面に超音波振動を励起する超
音波振動励起手段を有し、前記押圧面から前記金属細線
に超音波振動を加えることによって前記金属膜または金
属板と前記金属細線とを接合する接合手段と、この接合
手段に前記金属細線を供給する供給手段とを具備し、前
記接合手段による前記金属膜または金属板と前記金属細
線との接合後に前記金属細線を接合部から分離すること
により金属バンプを形成するバンプ形成装置において、
前記接合手段の一部に前記金属細線の接合部の前記供給
手段側にくびれを作る突起部を設けたことを特徴とす
る。
め、本発明は、金属細線を金属膜または金属板上に押し
付ける押圧面と、この押圧面に超音波振動を励起する超
音波振動励起手段を有し、前記押圧面から前記金属細線
に超音波振動を加えることによって前記金属膜または金
属板と前記金属細線とを接合する接合手段と、この接合
手段に前記金属細線を供給する供給手段とを具備し、前
記接合手段による前記金属膜または金属板と前記金属細
線との接合後に前記金属細線を接合部から分離すること
により金属バンプを形成するバンプ形成装置において、
前記接合手段の一部に前記金属細線の接合部の前記供給
手段側にくびれを作る突起部を設けたことを特徴とす
る。
【0016】金属細線を金属膜または金属板上に押し付
け、前記金属細線に超音波振動を加えて前記金属膜また
は金属板と前記金属細線とを接合し、この接合後に前記
金属細線を接合部から分離することにより金属バンプを
形成するバンプ形成方法において、前記金属細線を接合
部から分離するに先だって前記金属細線にくびれを形成
し分離を容易にすることを特徴とする。
け、前記金属細線に超音波振動を加えて前記金属膜また
は金属板と前記金属細線とを接合し、この接合後に前記
金属細線を接合部から分離することにより金属バンプを
形成するバンプ形成方法において、前記金属細線を接合
部から分離するに先だって前記金属細線にくびれを形成
し分離を容易にすることを特徴とする。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる金属バンプ
形成装置と金属バンプ形成方法を添付図面を参照にして
詳細に説明する。本発明の第1の実施の形態として従来
のワイヤボンディング用のAl配線用のウェッジボンダ
を用いて、はんだバンプを形成する方法を述べる。ウェ
ッジボンダで第1ボンド地点と第2ボンド地点とを同一
の位置に設定し、Siチップ上の電極パッドに50μm
径のはんだワイヤを接合する。Siチップ上の電極パッ
ドは下から1μm程度の厚みのAl、0.5μm程度の
厚みのNiおよびAuのフラッシュを重ねたものであ
る。
形成装置と金属バンプ形成方法を添付図面を参照にして
詳細に説明する。本発明の第1の実施の形態として従来
のワイヤボンディング用のAl配線用のウェッジボンダ
を用いて、はんだバンプを形成する方法を述べる。ウェ
ッジボンダで第1ボンド地点と第2ボンド地点とを同一
の位置に設定し、Siチップ上の電極パッドに50μm
径のはんだワイヤを接合する。Siチップ上の電極パッ
ドは下から1μm程度の厚みのAl、0.5μm程度の
厚みのNiおよびAuのフラッシュを重ねたものであ
る。
【0018】接合の条件は、第1ボンドで、超音波の周
波数が60kHz〜200kHz、超音波出力が1mW
〜50mW、超音波発振持続時間が10msec〜50
msec、荷重が20gf〜50gfである。また第2
ボンドの際は荷重30gfを掛けるのみで超音波は印加
しない。最後にリフローを行ってはんだボールを形成す
る。
波数が60kHz〜200kHz、超音波出力が1mW
〜50mW、超音波発振持続時間が10msec〜50
msec、荷重が20gf〜50gfである。また第2
ボンドの際は荷重30gfを掛けるのみで超音波は印加
しない。最後にリフローを行ってはんだボールを形成す
る。
【0019】この方法では最終的に50μm径のはんだ
ワイヤで約60μm径程度の小はんだボールを形成する
ことができる。また、現在使用可能なはんだワイヤの最
も細い物は30μm径のはんだワイヤであり、これによ
り35μm径程度の小はんだボールを形成することがで
きる。このように比較的太いはんだワイヤを用いて小さ
な径のはんだバンプが形成できるので、それだけ限られ
た面積に電極数を多く設けることができる。この方法で
は、また、接合時に還元ガス等を用いないため、安全性
が高まり、またコストを押さえることができる。
ワイヤで約60μm径程度の小はんだボールを形成する
ことができる。また、現在使用可能なはんだワイヤの最
も細い物は30μm径のはんだワイヤであり、これによ
り35μm径程度の小はんだボールを形成することがで
きる。このように比較的太いはんだワイヤを用いて小さ
な径のはんだバンプが形成できるので、それだけ限られ
た面積に電極数を多く設けることができる。この方法で
は、また、接合時に還元ガス等を用いないため、安全性
が高まり、またコストを押さえることができる。
【0020】次に、本発明の第2の実施の形態として金
属バンプ形成装置について説明する。図1に本発明の第
2の実施の形態のウェッジツールの先端部を示した。図
1で11はウェッジツールの先端部、12はウェッジツ
ールの圧着面、13はワイヤ、14はワイヤ挿入穴、1
5は突起部、16は電極パッドである。図1に示すよう
にウェッジボンダのウェッジツールの先端11の圧着面
12の後方のワイヤ13の繰出し部の近くに突起部15
を作り、第1の実施の形態の場合と同様に第1ボンドを
行い、必要あれば同位置に第2ボンドも行ってはんだバ
ンプを形成する。
属バンプ形成装置について説明する。図1に本発明の第
2の実施の形態のウェッジツールの先端部を示した。図
1で11はウェッジツールの先端部、12はウェッジツ
ールの圧着面、13はワイヤ、14はワイヤ挿入穴、1
5は突起部、16は電極パッドである。図1に示すよう
にウェッジボンダのウェッジツールの先端11の圧着面
12の後方のワイヤ13の繰出し部の近くに突起部15
を作り、第1の実施の形態の場合と同様に第1ボンドを
行い、必要あれば同位置に第2ボンドも行ってはんだバ
ンプを形成する。
【0021】この方法によると、ワイヤの後部が突起部
15で押し潰されて切断されやすくなるので、クランプ
の後方への移動でワイヤ13を容易に引きちぎることが
できる。また、クランプを移動させなくても、ウェッジ
ツール自身を圧着状態のまま図の右側に移動させること
でもワイヤの切断が可能になる。
15で押し潰されて切断されやすくなるので、クランプ
の後方への移動でワイヤ13を容易に引きちぎることが
できる。また、クランプを移動させなくても、ウェッジ
ツール自身を圧着状態のまま図の右側に移動させること
でもワイヤの切断が可能になる。
【0022】この時のウェッジツールとクランプの動作
を図2に示す。まず図2(a)から図2(b)のよう
に、ウェッジツール11は斜め後方に下がりながら、ワ
イヤ13を電極パッド16に押し付ける。その後、図2
(b)の状態で超音波が発振されワイヤ13は接合され
る。クランプ21は、この時、開いた状態で後方に動
く。
を図2に示す。まず図2(a)から図2(b)のよう
に、ウェッジツール11は斜め後方に下がりながら、ワ
イヤ13を電極パッド16に押し付ける。その後、図2
(b)の状態で超音波が発振されワイヤ13は接合され
る。クランプ21は、この時、開いた状態で後方に動
く。
【0023】超音波発振が終了時には、図2(c)のよ
うに、クランプ21が閉まり、ウェッジツール11とク
ランプ21は同時にワイヤ13の長さ方向後方に動いて
ワイヤ13を切断する。もちろん、クランプ21をさら
に後方に動かしてもいい。ウェッジツール11とワイヤ
13との分離が悪い時はさらに超音波を加えると分離し
やすくなることがある。続いて、図2(d)のように、
ウェッジツール11を上方に動かし、次の接合点に移動
する。クランプ21は閉じたまま前方に動き、ワイヤ1
3が繰り出され、次のパッド形成に移る。
うに、クランプ21が閉まり、ウェッジツール11とク
ランプ21は同時にワイヤ13の長さ方向後方に動いて
ワイヤ13を切断する。もちろん、クランプ21をさら
に後方に動かしてもいい。ウェッジツール11とワイヤ
13との分離が悪い時はさらに超音波を加えると分離し
やすくなることがある。続いて、図2(d)のように、
ウェッジツール11を上方に動かし、次の接合点に移動
する。クランプ21は閉じたまま前方に動き、ワイヤ1
3が繰り出され、次のパッド形成に移る。
【0024】このようにすると、クランプ21を複雑に
前後へ移動させなくてもワイヤ13を切断することが可
能で、またワイヤ先端の位置決めも容易になる。したが
って、クランプ21の前後の動きは、ワイヤ13を前方
に押し出すためだけの動きとなって、通常のウェッジボ
ンダでの操作よりもシンプルな動きになる。したがっ
て、クランプ21の開閉と動きが単純なため、タクト時
間の短縮が望める。クランプ21の開閉には比較的簡単
なソレノイドコイルを用いることも可能である。
前後へ移動させなくてもワイヤ13を切断することが可
能で、またワイヤ先端の位置決めも容易になる。したが
って、クランプ21の前後の動きは、ワイヤ13を前方
に押し出すためだけの動きとなって、通常のウェッジボ
ンダでの操作よりもシンプルな動きになる。したがっ
て、クランプ21の開閉と動きが単純なため、タクト時
間の短縮が望める。クランプ21の開閉には比較的簡単
なソレノイドコイルを用いることも可能である。
【0025】次に、本発明の第3の実施の形態である金
属バンプ形成装置について説明する。図3に、本発明の
第3の実施の形態のウェッジツールの先端部を示す。図
3で11はウェッジツール、12はウェッジツールの圧
着面、13はワイヤ、14はワイヤ挿入穴、15は突起
部、16は電極パッドである。
属バンプ形成装置について説明する。図3に、本発明の
第3の実施の形態のウェッジツールの先端部を示す。図
3で11はウェッジツール、12はウェッジツールの圧
着面、13はワイヤ、14はワイヤ挿入穴、15は突起
部、16は電極パッドである。
【0026】図3、図4はこのウェッジツールの先端部
11の動作を示す。図3に示すように、ウェッジツール
11の圧着面12の先端部分に突起部15を作り、この
突起部15の後方の圧着面12で、はんだワイヤ13を
接合した後、図4のようにウェッジツール11を動かし
て接合部とワイヤ13の間に突起部15を押し込み、ク
ランプ21を閉じてからクランプ21を後方に動かす
と、突起部15で押さえられたところからワイヤ13が
切断されて金属バンプが形成される。
11の動作を示す。図3に示すように、ウェッジツール
11の圧着面12の先端部分に突起部15を作り、この
突起部15の後方の圧着面12で、はんだワイヤ13を
接合した後、図4のようにウェッジツール11を動かし
て接合部とワイヤ13の間に突起部15を押し込み、ク
ランプ21を閉じてからクランプ21を後方に動かす
と、突起部15で押さえられたところからワイヤ13が
切断されて金属バンプが形成される。
【0027】この時のウェッジツール11とクランプ2
1の動作を図5に示す。まず図5(a)から図5(b)
のように、ウェッジツール11は斜め後方に下がりなが
ら、ワイヤ13をパッド16に押し付ける。その後、図
5(b)の状態で超音波が発振されワイヤ13はパッド
16に接合される。クランプ21は、この時、開いた状
態で後方に動く。
1の動作を図5に示す。まず図5(a)から図5(b)
のように、ウェッジツール11は斜め後方に下がりなが
ら、ワイヤ13をパッド16に押し付ける。その後、図
5(b)の状態で超音波が発振されワイヤ13はパッド
16に接合される。クランプ21は、この時、開いた状
態で後方に動く。
【0028】超音波発振が終了後、図5(c)のよう
に、クランプ21を開いたままで、ウェッジツール11
をその突起部15が接合部とワイヤ13の境界にくるよ
うに移動させ、突起部15でワイヤ13を押さえた後、
図5(d)のように、クランプ21を閉じてワイヤ13
の長さ方向後方に動いてワイヤ13を切断する。
に、クランプ21を開いたままで、ウェッジツール11
をその突起部15が接合部とワイヤ13の境界にくるよ
うに移動させ、突起部15でワイヤ13を押さえた後、
図5(d)のように、クランプ21を閉じてワイヤ13
の長さ方向後方に動いてワイヤ13を切断する。
【0029】この方法では、ワイヤ13を圧着面12で
押さえながらクランプ21を動かす必要はなく、クラン
プ21をウェッジツール11に対して動かして相対位置
を変えなくてもワイヤ13の切断ができるため、クラン
プ21をホーンと一緒に移動させて良く、したがって別
々の駆動装置を設ける必要がなくなって、装置の単純化
が可能であり、処理の高速操作が可能になる。
押さえながらクランプ21を動かす必要はなく、クラン
プ21をウェッジツール11に対して動かして相対位置
を変えなくてもワイヤ13の切断ができるため、クラン
プ21をホーンと一緒に移動させて良く、したがって別
々の駆動装置を設ける必要がなくなって、装置の単純化
が可能であり、処理の高速操作が可能になる。
【0030】以上に述べた金属バンプ形成の方法や金属
バンプ形成装置を用いて、半導体装置チップを基板に接
続する方法を述べる。まず、本発明の第1の実施の形態
にしたがってチップ上のAl−Ni−Auの電極パッド
にはんだバンプを形成する。つぎにこのはんだバンプに
フラックスをディスペンサ等で供給した後、チップをリ
フロー炉にいれてはんだバンプをとかし半球状のはんだ
バンプを形成する。図6はこのようにして形成された半
球状のはんだバンプの断面構造を示す断面図である。一
方同様に基板上の電極パッドにも、はんだバンプを形成
し、リフロー炉にいれて半球状のはんだバンプにする。
このように、リフロー炉にいれて半球状のはんだバンプ
を形成すると、 1)バンプの表面が活性化し接合しやすくなる。 2)電極と金属バンプとがより十分に接合する。 3)半球状化によりバンプの形状をより幅狭く、より高
さを高くすることができ、チップと基板間にブリッジが
生じにくくなり、チップと基板間の間隔をより広く取
れ、作業性が向上するなどのメリットがある。
バンプ形成装置を用いて、半導体装置チップを基板に接
続する方法を述べる。まず、本発明の第1の実施の形態
にしたがってチップ上のAl−Ni−Auの電極パッド
にはんだバンプを形成する。つぎにこのはんだバンプに
フラックスをディスペンサ等で供給した後、チップをリ
フロー炉にいれてはんだバンプをとかし半球状のはんだ
バンプを形成する。図6はこのようにして形成された半
球状のはんだバンプの断面構造を示す断面図である。一
方同様に基板上の電極パッドにも、はんだバンプを形成
し、リフロー炉にいれて半球状のはんだバンプにする。
このように、リフロー炉にいれて半球状のはんだバンプ
を形成すると、 1)バンプの表面が活性化し接合しやすくなる。 2)電極と金属バンプとがより十分に接合する。 3)半球状化によりバンプの形状をより幅狭く、より高
さを高くすることができ、チップと基板間にブリッジが
生じにくくなり、チップと基板間の間隔をより広く取
れ、作業性が向上するなどのメリットがある。
【0031】次に、チップ上のはんだバンプと基板上の
はんだバンプにフラックスを供給した後、位置合わせを
行って突き合わせ、リフロー炉にいれてはんだバンプを
溶かして一度に接続する。チップ、基板を単体でリフロ
ー炉にいれることをやめて、突き合わせてリフロー炉に
いれるだけでもいい。これにより比較的狭い範囲に多数
の接点を設けることができ、チップから基板上に多数の
I/Oを入出力することが可能になる。
はんだバンプにフラックスを供給した後、位置合わせを
行って突き合わせ、リフロー炉にいれてはんだバンプを
溶かして一度に接続する。チップ、基板を単体でリフロ
ー炉にいれることをやめて、突き合わせてリフロー炉に
いれるだけでもいい。これにより比較的狭い範囲に多数
の接点を設けることができ、チップから基板上に多数の
I/Oを入出力することが可能になる。
【0032】図7、図8および図9は、本発明の第2ま
たは第3の実施の形態が用いられる金属バンプ形成装置
の一実施例の構成要素の各部を示す略図である。図7
は、クランプ支持部で、21はクランプ、22はクラン
プ支点、23はクランプの開閉を行うソレノイドコイ
ル、24はクランプを前後に動かすための第1のサーボ
モータ、25は第1のアームである。
たは第3の実施の形態が用いられる金属バンプ形成装置
の一実施例の構成要素の各部を示す略図である。図7
は、クランプ支持部で、21はクランプ、22はクラン
プ支点、23はクランプの開閉を行うソレノイドコイ
ル、24はクランプを前後に動かすための第1のサーボ
モータ、25は第1のアームである。
【0033】図8は、ウェッジツール支持部で、11は
ウェッジツール、17は超音波をウェッジツール11に
伝える円筒形のホーン、18は超音波発振器との連結コ
イルである。
ウェッジツール、17は超音波をウェッジツール11に
伝える円筒形のホーン、18は超音波発振器との連結コ
イルである。
【0034】図9は、ウェッジツール駆動部であり、図
9(a)はその側面図、図9(b)はそのクランプ支点
側からみた正面図である。31はクランプ支点、32は
第2のアーム、33はホーン支持部、34はホーン17
とそれにともなってウェッジツール11を上下させるた
めの第2のサーボモータ、35をホーン17を嵌入する
ための嵌入穴である。
9(a)はその側面図、図9(b)はそのクランプ支点
側からみた正面図である。31はクランプ支点、32は
第2のアーム、33はホーン支持部、34はホーン17
とそれにともなってウェッジツール11を上下させるた
めの第2のサーボモータ、35をホーン17を嵌入する
ための嵌入穴である。
【0035】これら各部を組上げて、図10に示すよう
に金属バンプ形成装置は合成される。本発明の金属バン
プ形成装置ではクランプの前後の動きが比較的小さいの
で、図10に示すように装置は従来のものに比べて構成
が単純であり、それだけ廉価に構成することができる。
に金属バンプ形成装置は合成される。本発明の金属バン
プ形成装置ではクランプの前後の動きが比較的小さいの
で、図10に示すように装置は従来のものに比べて構成
が単純であり、それだけ廉価に構成することができる。
【0036】図11に、クランプ21とソレノイドコイ
ル23との一構成例を示す。図11ではクランプ21は
通常、スプリング27によって押し広げられている。ソ
レノイドコイル23に通電されると、クランプ21はス
プリング27に抗して閉じてワイヤを保持する構成であ
る。従来の方法に比してクランプの開閉を繰り返す頻度
が比較的少ないため、クランプの開閉構造はこのような
簡単な構成でも十分である。
ル23との一構成例を示す。図11ではクランプ21は
通常、スプリング27によって押し広げられている。ソ
レノイドコイル23に通電されると、クランプ21はス
プリング27に抗して閉じてワイヤを保持する構成であ
る。従来の方法に比してクランプの開閉を繰り返す頻度
が比較的少ないため、クランプの開閉構造はこのような
簡単な構成でも十分である。
【0037】以上の説明では、使用するワイヤをはんだ
ワイヤとして説明したが、500°C以下の温度で溶融
するようなPb−Sn合金、Ag−Sn合金、Ag、S
n、Zn、Inの合金、Pb−Sn+αの合金を同様に
用いることができる。これらの金属素材のワイヤを用い
た場合、リフロー炉にいれて半球状のバンプを形成する
ことが可能である。また、リフロー炉にいれて半球状の
バンプに形成することはできないが、Ag、Al、A
u、Cu、Pb、Pd、Snおよびこれらの合金からな
る金属ワイヤをも同様に用いることができる。また以上
の説明でワイヤを使用するように説明したが連続した金
属板、金属箔を同様に用いることも可能である。これに
より、半導体素子の電極とインナーリードの接続の場合
など、種々の目的、用途に本発明のバンプ形成の方法を
用いることができる。
ワイヤとして説明したが、500°C以下の温度で溶融
するようなPb−Sn合金、Ag−Sn合金、Ag、S
n、Zn、Inの合金、Pb−Sn+αの合金を同様に
用いることができる。これらの金属素材のワイヤを用い
た場合、リフロー炉にいれて半球状のバンプを形成する
ことが可能である。また、リフロー炉にいれて半球状の
バンプに形成することはできないが、Ag、Al、A
u、Cu、Pb、Pd、Snおよびこれらの合金からな
る金属ワイヤをも同様に用いることができる。また以上
の説明でワイヤを使用するように説明したが連続した金
属板、金属箔を同様に用いることも可能である。これに
より、半導体素子の電極とインナーリードの接続の場合
など、種々の目的、用途に本発明のバンプ形成の方法を
用いることができる。
【0038】
【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項1の
発明は、超音波ウェッジボンディング法を用いたバンプ
形成装置で、ウェッジツールの一部にワイヤまたは第1
の金属板の接合部のワイヤまたは金属板供給側にくびれ
を作る突起を設けるようにした。これを用いて、ワイヤ
または第1の金属板にくびれを作ると切断位置が安定
し、比較的簡単な方法で容易に比較的小さな体積のバン
プを形成することができ、かつバンプ形成のタクト時間
を短くして生産性を向上することができる。
発明は、超音波ウェッジボンディング法を用いたバンプ
形成装置で、ウェッジツールの一部にワイヤまたは第1
の金属板の接合部のワイヤまたは金属板供給側にくびれ
を作る突起を設けるようにした。これを用いて、ワイヤ
または第1の金属板にくびれを作ると切断位置が安定
し、比較的簡単な方法で容易に比較的小さな体積のバン
プを形成することができ、かつバンプ形成のタクト時間
を短くして生産性を向上することができる。
【0039】本発明の請求項2および請求項3の発明
は、この突起をウェッジツールの押圧面の前後に設ける
ようにした。これにより、比較的単純で小さな動きによ
ってワイヤまたは第1の金属板にくびれを作ることがで
き、バンプ形成のタクト時間を短くして生産性を向上す
ることができる。
は、この突起をウェッジツールの押圧面の前後に設ける
ようにした。これにより、比較的単純で小さな動きによ
ってワイヤまたは第1の金属板にくびれを作ることがで
き、バンプ形成のタクト時間を短くして生産性を向上す
ることができる。
【0040】本発明の請求項4および請求項6の発明
は、超音波ウェッジボンディング法を用いたバンプ形成
装置で、500°以下で溶融する金属または合金を素材
としたワイヤまたは第1の金属板を用いるようにし、請
求項7の発明ではこのような金属バンプを形成後に高温
炉内で加熱溶融してバンプ形状を半球状もしくは球状に
するようにした。これにより、このバンプ形成の方法を
半導体素子のワイヤまたは金属板レスボンディングに利
用することができる。さらに、加工が容易で、リフロー
炉で暖めることによりバンプ形状を半球または球状に形
成することができ、バンプ幅をより狭く、バンプ高さを
より高くすることができ、作業性を向上することができ
る。
は、超音波ウェッジボンディング法を用いたバンプ形成
装置で、500°以下で溶融する金属または合金を素材
としたワイヤまたは第1の金属板を用いるようにし、請
求項7の発明ではこのような金属バンプを形成後に高温
炉内で加熱溶融してバンプ形状を半球状もしくは球状に
するようにした。これにより、このバンプ形成の方法を
半導体素子のワイヤまたは金属板レスボンディングに利
用することができる。さらに、加工が容易で、リフロー
炉で暖めることによりバンプ形状を半球または球状に形
成することができ、バンプ幅をより狭く、バンプ高さを
より高くすることができ、作業性を向上することができ
る。
【0041】また、本発明の請求項5の発明は、超音波
ウェッジボンディング法を用いたバンプ形成装置で、ワ
イヤまたは第1の金属板にくびれを形成し分離を容易に
するようにした。したがって、比較的簡単な方法で容易
に比較的小さな体積のバンプを形成することができ、か
つバンプ形成のタクト時間を短くして生産性を向上する
ことができる。
ウェッジボンディング法を用いたバンプ形成装置で、ワ
イヤまたは第1の金属板にくびれを形成し分離を容易に
するようにした。したがって、比較的簡単な方法で容易
に比較的小さな体積のバンプを形成することができ、か
つバンプ形成のタクト時間を短くして生産性を向上する
ことができる。
【0042】本発明の請求項6の発明は、ワイヤまたは
金属板の素材をAg、Al、Au、Cu、Pb、Pd、
Snおよびこれらの合金とした。これにより、種々の目
的用途にこのバンプ形成の方法を用いることができる。
金属板の素材をAg、Al、Au、Cu、Pb、Pd、
Snおよびこれらの合金とした。これにより、種々の目
的用途にこのバンプ形成の方法を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態のウェッジツールの先端
部を示す側面図。
部を示す側面図。
【図2】図1の実施の形態のウェッジツールとクランプ
の動作を示す説明図。
の動作を示す説明図。
【図3】本発明の他の実施の形態のウェッジツールの先
端部を示す側面図。
端部を示す側面図。
【図4】図3に示す実施の形態のウェッジツールの先端
部の動きを示す説明図。
部の動きを示す説明図。
【図5】図3に示す実施の形態のウェッジツールとクラ
ンプの動作を示す説明図。
ンプの動作を示す説明図。
【図6】本発明の実施の形態によって作られる半球状の
はんだバンプの断面構造を示す断面図。
はんだバンプの断面構造を示す断面図。
【図7】本発明の実施の形態が用いられる金属バンプ形
成装置のクランプ支持部を示す略図。
成装置のクランプ支持部を示す略図。
【図8】本発明の実施の形態が用いられる金属バンプ形
成装置のウェッジツール支持部を示す略図。
成装置のウェッジツール支持部を示す略図。
【図9】本発明の実施の形態が用いられる金属バンプ形
成装置のウェッジツール駆動部を示す略図。
成装置のウェッジツール駆動部を示す略図。
【図10】本発明の実施の形態が用いられる金属バンプ
形成装置の構成図。
形成装置の構成図。
【図11】本発明の実施の形態が用いられる金属バンプ
形成装置のクランプとソレノイドコイルとの構成図。
形成装置のクランプとソレノイドコイルとの構成図。
【図12】ウェッジボンディング法によりバンプ形成を
行う従来の方法を示す説明図。
行う従来の方法を示す説明図。
【図13】従来のウェッジツールの先端部とワイヤの変
形の様子を示す説明図。
形の様子を示す説明図。
【図14】従来の方法でクランプがワイヤをウェッジツ
ールに送り出す場合の動作を示す説明図。
ールに送り出す場合の動作を示す説明図。
11…ウェッジツール、12…ウェッジツールの圧着
面、13…ワイヤ、14…ワイヤ挿入穴、15…突起
部、16…電極パッド、17…ホーン、18…連結コイ
ル、21…クランプ、22…クランプ支点、23…ソレ
ノイドコイル、24…第1のサーボモータ、25…第1
のアーム、31…クランプ支点、32…第2のアーム、
33…ホーン支持部、34…第2のサーボモータ、35
…嵌入穴。
面、13…ワイヤ、14…ワイヤ挿入穴、15…突起
部、16…電極パッド、17…ホーン、18…連結コイ
ル、21…クランプ、22…クランプ支点、23…ソレ
ノイドコイル、24…第1のサーボモータ、25…第1
のアーム、31…クランプ支点、32…第2のアーム、
33…ホーン支持部、34…第2のサーボモータ、35
…嵌入穴。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 21/92 604Z
Claims (8)
- 【請求項1】 金属細線または第1の金属板を金属膜ま
たは第2の金属板上に押し付ける押圧面と、この押圧面
に超音波振動を励起する超音波振動励起手段を有し、前
記押圧面から前記金属細線または第1の金属板に超音波
振動を加えることによって前記金属膜または第2の金属
板と前記金属細線または第1の金属板とを接合する接合
手段と、この接合手段に前記金属細線または第1の金属
板を供給する供給手段とを具備し、 前記接合手段による前記金属膜または第2の金属板と前
記金属細線または第1の金属板との接合後に前記金属細
線または第1の金属板を接合部から分離することにより
金属バンプを形成するバンプ形成装置において、 前記接合手段の一部に前記金属細線または第1の金属板
の接合部の前記供給手段側にくびれを作る突起部を設け
たことを特徴とするバンプ形成装置。 - 【請求項2】 前記突起部は前記押圧面の前記供給手段
側に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の
バンプ形成装置。 - 【請求項3】 前記突起部は前記押圧面の前記供給手段
の反対側の先端に設けられていることを特徴とする請求
項1に記載のバンプ形成装置。 - 【請求項4】 金属細線または第1の金属板を金属膜ま
たは第2の金属板上に押し付け、前記金属細線または第
1の金属板に超音波振動を加えて前記金属膜または第2
の金属板と前記金属細線または第1の金属板とを接合
し、この接合後に前記金属細線または第1の金属板を接
合部から分離することにより金属バンプを形成するバン
プ形成方法において、 前記金属細線または第1の金属板が500°以下で溶融
する金属または合金を素材として形成されたものである
ことを特徴とするバンプ形成方法。 - 【請求項5】 金属細線または第1の金属板を金属膜ま
たは第2の金属板上に押し付け、前記金属細線または第
1の金属板に超音波振動を加えて前記金属膜または第2
の金属板と前記金属細線または第1の金属板とを接合
し、この接合後に前記金属細線または第1の金属板を接
合部から分離することにより金属バンプを形成するバン
プ形成方法において、 前記金属細線または第1の金属板を接合部から分離する
に先だって前記金属細線または第1の金属板にくびれを
形成し分離を容易にすることを特徴とするバンプ形成方
法。 - 【請求項6】 前記金属細線または第1の金属板の素材
が500°以下で溶融する金属または合金であることを
特徴とする請求項5に記載のバンプ形成方法。 - 【請求項7】 金属バンプを形成後に高温炉内で加熱溶
融してバンプ形状を半球状もしくは球状にすることを特
徴とする請求項4または請求項6に記載のバンプ形成方
法。 - 【請求項8】 前記金属細線の素材がAg、Al、A
u、Cu、Pb、Pd、Snおよびこれらの合金である
ことを特徴とする請求項5に記載のバンプ形成方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9232010A JPH1174299A (ja) | 1997-08-28 | 1997-08-28 | バンプ形成装置およびバンプ形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9232010A JPH1174299A (ja) | 1997-08-28 | 1997-08-28 | バンプ形成装置およびバンプ形成方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1174299A true JPH1174299A (ja) | 1999-03-16 |
Family
ID=16932544
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9232010A Pending JPH1174299A (ja) | 1997-08-28 | 1997-08-28 | バンプ形成装置およびバンプ形成方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1174299A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007053130A (ja) * | 2005-08-15 | 2007-03-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 接合構造および接合方法 |
WO2011090049A1 (ja) * | 2010-01-25 | 2011-07-28 | 日本航空電子工業株式会社 | フリップチップ実装構造及びフリップチップ実装方法 |
WO2013067270A1 (en) * | 2011-11-04 | 2013-05-10 | Invensas Corporation | Bonding wedge |
-
1997
- 1997-08-28 JP JP9232010A patent/JPH1174299A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007053130A (ja) * | 2005-08-15 | 2007-03-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 接合構造および接合方法 |
US8012869B2 (en) | 2005-08-15 | 2011-09-06 | Panasonic Corporation | Bonded structure and bonding method |
WO2011090049A1 (ja) * | 2010-01-25 | 2011-07-28 | 日本航空電子工業株式会社 | フリップチップ実装構造及びフリップチップ実装方法 |
JP2011151322A (ja) * | 2010-01-25 | 2011-08-04 | Japan Aviation Electronics Industry Ltd | フリップチップ実装構造及びフリップチップ実装方法 |
WO2013067270A1 (en) * | 2011-11-04 | 2013-05-10 | Invensas Corporation | Bonding wedge |
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