JP2000349112A - バンプ形成方法 - Google Patents

バンプ形成方法

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JP2000349112A
JP2000349112A JP11159786A JP15978699A JP2000349112A JP 2000349112 A JP2000349112 A JP 2000349112A JP 11159786 A JP11159786 A JP 11159786A JP 15978699 A JP15978699 A JP 15978699A JP 2000349112 A JP2000349112 A JP 2000349112A
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JP
Japan
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wire
ball
clamp
bump
capillary
Prior art date
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Withdrawn
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JP11159786A
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English (en)
Inventor
Yutaka Kuroshima
豊 黒島
Hiroyoshi Nogami
博義 野上
Taro Araki
太郎 荒木
Yasushi Nemoto
保志 根本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kokusai Electric Corp
Original Assignee
Kokusai Electric Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/10Bump connectors ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/11Manufacturing methods
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/11Manufacturing methods

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ピッチの狭いパターンでも、ショートを生じ
る恐れが無く、また、接続面積のバラツキを抑えること
ができて接続の信頼性を向上させることができるバンプ
形成方法を得る。 【解決手段】 Auワイヤ1の先端を溶かして形成され
るAuボール10をキャピラリ2を用いて半導体素子5
等の所定の電極パッド6に接続し、クランプ3を用いて
ワイヤ1を固定し、引き上げて形成されるバンプ形成方
法において、クランプ3を開いた状態でキャピラリ2を
Auボール10から上方に上げ、ボール10とキャピラ
リ2との間にワイヤ1を所定長さLに露出させ、クラン
プ3を閉じてワイヤ1を固定させた後、レーザ又は鋭利
な刃20を用いてワイヤ1をボール10との接続部分近
傍で切断し、クランプ3を引き上げて形成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体素子をAu等
の金属によるバンプ(突起電極)を用いて実装するフリ
ップチップ実装(以下FC実装)技術に関して、特にそ
のバンプ構造及びバンプ形成方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、FC実装においては、まず裸の半
導体素子の電極パッド上にAu等の金属バンプを形成し
た後、フェイスダウンし、前記バンプとセラミックなど
の基板上に形成された、Au等の接続用電極とを位置合
わせし、荷重と熱、もしくは荷重と熱と超音波を印加し
てバンプと電極を接続するようにしている。このとき、
バンプの形成にはAuワイヤの引き千切り法が用いら
れ、接続用電極にはAuの電気めっき法がよく用いられ
る。
【0003】図4は従来のバンプ形成方法を示す図であ
る。図4(a)は、Auワイヤ1の先端を放電トーチ7
により溶融し、Auボール10が形成された状態を示
し、図4(b)はAuボール10が半導体素子5上の電
極パッド6に位置合わせされ、キャピラリ2により適当
な荷重をかけられると同時に超音波が印加されて、Au
ボール10と電極パッド6とが接続されている状態を示
している。このとき、クランプ3は開いているので、A
uワイヤ1は自在にフィードされる。
【0004】図4(c)は図4(b)の状態から、クラ
ンプ3が閉じ、上方に引き上げられ、Auワイヤ1が引
き千切られた状態を示している。Auワイヤの切れる箇
所は、一般的には放電トーチ7によりAuワイヤが溶融
し、Auボール10が形成されるときに、Auワイヤ1
上で再結晶した箇所と溶融しなかった箇所の境界部分で
ある。従って、同図(c)のバンプ8には、必ず残存ワ
イヤ4が髭状に残る。また、この残存ワイヤ4の長さに
はバラツキが生じる。図4(d)は引き千切られたAu
ワイヤ1の先端に、再び放電トーチ7により次のAuボ
ール10´が形成された状態を示す図である。
【0005】図5(a)は、半導体素子5の電極パッド
6上にバンプ8が形成され、半導体素子5はフェイスダ
ウンされ、基板12上に形成された接続用電極パッド1
1と位置合わせされた状態を示す。そして、次に図5
(b)に示すように荷重と熱、もしくは荷重と熱と超音
波の印加によりバンプ8と電極パッド11が接続され
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
引き千切り法によるバンプ形成においては、残存ワイヤ
4が残り、且つその長さにバラツキがあるため、図5
(b)に示したように、FC接続した場合、残存ワイヤ
4が接続用電極パッド11からはみ出て隣のバンプやパ
ッドまたは隣の残存ワイヤ同士とショートする恐れがあ
るという不具合があり、特にピッチの狭いパターンでは
大きな問題となる。また、接続面積にバラツキが生じる
ために接続強度にバラツキが生じ、接続の信頼性が低く
なるという問題もある。
【0007】本発明は、上述した課題を解消するために
なされたものであり、ピッチの狭いパターンでも、ショ
ートを生じる恐れが無く、また、接続面積のバラツキを
抑えることができて接続の信頼性を向上させることがで
きるバンプ形成方法を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ため、この発明は、金属のワイヤの先端を溶かして形成
される前記金属のボールをキャピラリを用いて半導体素
子等の所定の電極パッドに接続し、クランプを用いて前
記ワイヤを固定し、引き上げて形成されるバンプ形成方
法において、前記クランプを開いた状態で前記キャピラ
リを前記ボールから上方に上げ、前記ボールと前記キャ
ピラリとの間に前記ワイヤを所定長さに露出させ、前記
クランプを閉じてワイヤを固定させた後、切断手段を用
いて前記ワイヤを前記ボールとの接続部分近傍で切断
し、前記クランプを引き上げて形成されることを特徴と
するものである。
【0009】実施の形態1において、前記金属はAuが
用いられ、またワイヤの先端は放電トーチにより溶かさ
れる。また、切断手段としては、レーザまたは鋭利な刃
が用いられる。
【0010】また、この発明は、金属のワイヤの先端を
溶かして形成される前記金属のボールをキャピラリを用
いて半導体素子等の所定の電極パッドに接続し、クラン
プを用いて前記ワイヤを固定し、引き上げて形成される
バンプ形成方法において、前記金属のボールを前記電極
パッドに固定させた後、前記ボールの所定位置に切欠き
を設け、その後、前記クランプを閉じて前記ワイヤを引
き上げ、前記切欠きに応力を集中させて前記ワイヤを切
断するようにしたことを特徴とするものである。
【0011】実施の形態2において、前記金属はAuが
用いられ、またワイヤの先端は放電トーチにより溶かさ
れる。また、前記ボールの所定位置はワイヤの根元であ
り、切欠きはキャピラリに設けた穴より先端が尖ったニ
ードルを突き当てることにより設けられる。
【0012】そして、本発明によれば、従来の髭状の残
存ワイヤが残らず、ピッチの狭いパターンでも、ショー
トを生じる恐れが無く、また、接続面積のバラツキを抑
えることができて接続の信頼性を向上させることができ
る。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。 実施の形態1.図1は本発明の実施の形態1を示す側面
図であり、図1(a)〜(f)は、各工程を示す図であ
る。図1(a)はAuワイヤ1の先端が放電トーチ7に
より溶融し、Auボール10が形成された状態を示して
いる。同図(b)はAuボール10が半導体素子5の電
極パッド6に位置合わせされ、キャピラリ2により所定
の荷重をかけられると同時に、超音波が印加され、Au
ボール10と電極パッド6とが接続された状態を示して
いる。この状態において、クランプ3は開いているの
で、Auワイヤ1は自由にフィードされる。
【0014】図1(c)はクランプ3が開いたままでキ
ャピラリ2が上方に上がっており、電極パッド6とAu
ボール10が固着され、且つAuボール10とAuワイ
ヤ1がまだ繋がった状態を示しており、さらにクランプ
3とAuボール10との間にはAuワイヤ1が所定の長
さLで露出された状態を示している。
【0015】図1(d)は同図(c)の状態からクラン
プ3が閉じ、Auワイヤ1を固定した後、Auワイヤ1
がレーザもしくは鋭利な刃20により、Auボール10
との接続部分近傍で切断される状態を示している。図1
(e)はAuワイヤ1が(d)で示したAuボール10
との付根部分で切断され、クランプ3で上方に引き上げ
られた状態を示している。このとき、電極パッド6上に
は、図4(c)に示したような残存ワイヤ4が殆ど無
く、また接続されるべき面積がほぼ均一なAuバンプ9
が形成される。そして、図1(f)は再びAuワイヤ1
の先端に次のAuボール10´が形成された状態を示し
ている。
【0016】図2(a)は半導体素子5の電極パッド6
上に、上述した工程を経てバンプを固着させた後、フェ
ースダウンして基板12の接続用電極パッド11に位置
合わせして、向かい合わせた状態を示している。また、
同図(b)は同図(a)の状態から半導体素子5と基板
12を荷重と熱、もしくは荷重と熱と超音波を印加して
バンプ9を用いてFC実装した状態を示している。
【0017】同図からも分かるように、従来のバンプの
ように、髭状の残存ワイヤが無いため、狭いパターン間
隔でもショートすることなく、容易に接続することが理
解される。また、接続面の面積がほぼ均一となり、バラ
ツキが少ないため安定した接続強度を確保することがで
き、接続の信頼性を確保することができる。
【0018】実施の形態2.次に、本発明の実施の形態
2について説明する。図3は実施の形態2を示す側面図
であり、図3(a)〜図3(e)は各工程を示す図であ
る。図3(a)はAuワイヤ1の先端が放電トーチ7に
より溶融し、Auボール10が形成された状態を示して
いる。同図(b)はAuボール10が半導体素子5の電
極パッド6に位置合わせされ、キャピラリ2により所定
の荷重をかけられると同時に、超音波が印加され、変形
したAuボール10と電極パッド6とが接続された状態
を示している。キャピラリ2には後述するニードル挿入
用の穴2aが設けられている。
【0019】図3(c)はキャピラリ2に設けた穴2a
よりAuボール10の根元に、先端が尖っているニード
ル21を突き当て、切欠き13を設ける工程を示してい
る。このとき、クランプ3は開いたままで、Auワイヤ
1は自由にフィードされる。
【0020】図3(d)はクランプ3を閉じ、引き上げ
たとき、Auワイヤ1がボール10の根元に設けた切欠
き13から切断される状態を示す。このAuワイヤ1の
切断は、Auワイヤ1を引き上げるとき、切欠き13に
応力集中が生じ、該切欠き13より亀裂が生じて引き起
こされる。このとき電極パッド6上には図4(c)に示
した髭状の残存ワイヤ4が殆ど無く、また切断されるべ
き面が略均一となるAuバンプ9が形成されている。
【0021】図3(e)はAuワイヤ1の先端と放電ト
ーチ7によりAuワイヤが溶融し、Auボール10´が
形成され同図(a)の状態に戻ることを示している。こ
うして、形成されたバンプは、以下、図2で示したと同
様にして、FC実装に寄与される。
【0022】実施の形態2によっても、実施の形態1と
同様、従来のバンプのように、髭状の残存ワイヤが無い
ため、狭いパターン間隔でもショートすることなく、容
易に接続することが理解される。また、接続面の面積が
ほぼ均一となり、バラツキが少ないため安定した接続強
度を確保することができ、接続の信頼性を確保すること
ができる。
【0023】
【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
によれば、従来の髭状の残存ワイヤが残らず、ピッチの
狭いパターンでも、ショートを生じる恐れが無く、ま
た、接続面積のバラツキを抑えることができて接続の信
頼性を向上させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態1の各工程を示す側面図である。
【図2】実施の形態1により得られたバンプを用いたF
C実装を示す側面図である。
【図3】実施の形態2の各工程を示す側面図である。
【図4】従来のバンプ形成方法を示す側面図である。
【図5】従来のバンプ形成方法の問題点を示す側面図で
ある。
【符号の説明】 1 Auワイヤ 2 キャピラリ 2a 穴 3 クランプ 5 半導体素子 6 電極パッド 7 放電トーチ 9 Auバンプ 10 Auボール 20 レーザ又は刃 21 ニードル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 荒木 太郎 東京都中野区東中野三丁目14番20号 国際 電気株式会社内 (72)発明者 根本 保志 東京都中野区東中野三丁目14番20号 国際 電気株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属のワイヤの先端を溶かして形成され
    る前記金属のボールをキャピラリを用いて半導体素子等
    の所定の電極パッドに接続し、クランプを用いて前記ワ
    イヤを固定し、引き上げて形成されるバンプ形成方法に
    おいて、前記クランプを開いた状態で前記キャピラリを
    前記ボールから上方に上げ、前記ボールと前記キャピラ
    リとの間に前記ワイヤを所定長さに露出させ、前記クラ
    ンプを閉じてワイヤを固定させた後、切断手段を用いて
    前記ワイヤを前記ボールとの接続部分近傍で切断し、前
    記クランプを引き上げて形成されることを特徴とするバ
    ンプ形成方法。
  2. 【請求項2】 金属のワイヤの先端を溶かして形成され
    る前記金属のボールをキャピラリを用いて半導体素子等
    の所定の電極パッドに接続し、クランプを用いて前記ワ
    イヤを固定し、引き上げて形成されるバンプ形成方法に
    おいて、前記金属のボールを前記電極パッドに固定させ
    た後、前記ボールの所定位置に切欠きを設け、その後、
    前記クランプを閉じて前記ワイヤを引き上げ、前記切欠
    きに応力を集中させて前記ワイヤを切断するようにした
    ことを特徴とするバンプ形成方法。
JP11159786A 1999-06-07 1999-06-07 バンプ形成方法 Withdrawn JP2000349112A (ja)

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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20060905