JP2001338941A - バンプ形成装置及びバンプ形成方法 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 パッドからはみ出さず、しかも接合強度の高
いバンプを形成できるバンプ形成装置及びバンプ形成方
法を提供する。 【解決手段】 本バンプ形成装置の要部は、キャピラリ
の下端開口部であって、バンプの形成材料であるワイヤ
をキャピラリの長手方向に貫通させるワイヤ孔４２と、
キャピラリの下端に形成された、２段の段差状凹部４４
と、２段の段差状凹部の最奥に設けられたワイヤ孔の開
口４６を備えている。２段の段差状凹部は、円筒形大径
凹部４８と、大径凹部４８の底面５０に連続してその奥
に同心円状に形成された円筒形小径凹部５２とから構成
されている。ワイヤ孔の開口４６は、小径凹部の底面５
４の中心に設けられている。小径凹部２４にはワイヤ先
端に出来たボールの一部が納まり、バンプの大きさ主と
して高さが大きくなるようにする。大径凹部４８にはワ
イヤ先端にできたボールのうち小径凹部２４に収まる一
部を除くほぼ全部が納まり、バンプの大きさ、特にバン
プ径が大きくなり過ぎるのを抑える。
いバンプを形成できるバンプ形成装置及びバンプ形成方
法を提供する。 【解決手段】 本バンプ形成装置の要部は、キャピラリ
の下端開口部であって、バンプの形成材料であるワイヤ
をキャピラリの長手方向に貫通させるワイヤ孔４２と、
キャピラリの下端に形成された、２段の段差状凹部４４
と、２段の段差状凹部の最奥に設けられたワイヤ孔の開
口４６を備えている。２段の段差状凹部は、円筒形大径
凹部４８と、大径凹部４８の底面５０に連続してその奥
に同心円状に形成された円筒形小径凹部５２とから構成
されている。ワイヤ孔の開口４６は、小径凹部の底面５
４の中心に設けられている。小径凹部２４にはワイヤ先
端に出来たボールの一部が納まり、バンプの大きさ主と
して高さが大きくなるようにする。大径凹部４８にはワ
イヤ先端にできたボールのうち小径凹部２４に収まる一
部を除くほぼ全部が納まり、バンプの大きさ、特にバン
プ径が大きくなり過ぎるのを抑える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、長手方向に貫通
し、下端に開口を有するワイヤ孔に金属ワイヤを通し、
下端の開口から突出させるようにしたキャピラリを備
え、キャピラリから突出させた金属ワイヤの先端を加工
して、被ボンディング部材の被ボンディング面、例えば
パッド上に金（Ａｕ）等の金属からなるバンプを形成す
る、バンプ形成装置、及びバンプ形成方法に関し、更に
詳細には、パッドからはみ出さず、しかも接合強度及び
応力緩和効果が高い大型バンプを形成するバンプ形成装
置、及びバンプ形成方法に関するものである。
し、下端に開口を有するワイヤ孔に金属ワイヤを通し、
下端の開口から突出させるようにしたキャピラリを備
え、キャピラリから突出させた金属ワイヤの先端を加工
して、被ボンディング部材の被ボンディング面、例えば
パッド上に金（Ａｕ）等の金属からなるバンプを形成す
る、バンプ形成装置、及びバンプ形成方法に関し、更に
詳細には、パッドからはみ出さず、しかも接合強度及び
応力緩和効果が高い大型バンプを形成するバンプ形成装
置、及びバンプ形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の製造過程では、金属パッド
等の被ボンディング面上に金属バンプを形成することが
多い。例えば、半導体装置の製造の後工程では、ワイヤ
ボンディングを行う前に、半導体チップのアルミニウム
（Ａｌ）製電極パッド上に金（Ａｕ）バンプを形成して
いる。また、半導体装置のパッケージを作製するため
に、半導体チップを樹脂封止するに当たり、半導体チッ
プの電極パッドとリードフレームのインナーリードとを
ワイヤボンディングする際にも、金属バンプをインナー
リード上及び電極パッド上に形成する必要がある。
等の被ボンディング面上に金属バンプを形成することが
多い。例えば、半導体装置の製造の後工程では、ワイヤ
ボンディングを行う前に、半導体チップのアルミニウム
（Ａｌ）製電極パッド上に金（Ａｕ）バンプを形成して
いる。また、半導体装置のパッケージを作製するため
に、半導体チップを樹脂封止するに当たり、半導体チッ
プの電極パッドとリードフレームのインナーリードとを
ワイヤボンディングする際にも、金属バンプをインナー
リード上及び電極パッド上に形成する必要がある。
【０００３】ここで、従来のバンプ形成装置及びバンプ
形成方法の一例を説明する。図５（ａ）から（ｄ）は、
それぞれ、従来のバンプ形成装置及びバンプ形成方法を
説明する工程毎の模式図である。金バンプをＡｌパッド
上に形成する際には、通常、図５（ａ）から（ｃ）に示
すように、長手方向に貫通し、下端に開口１２を有する
ワイヤ孔１４を有するキャピラリ１６を備えたバンプ形
成装置と、金ワイヤＷとを使って、金バンプを形成して
いる。即ち、図５（ａ）に示すように、キャピラリ１６
のワイヤ孔１４に金ワイヤＷを貫通させて先端の開口１
２から突出させ、チップマウント台１８上で加熱されて
いる半導体チップのＡｌパッド上に金ワイヤＷの先端の
金ボールをキャピラリ１６を介してＡｌパッドに押しつ
ける。その状態で、図５（ｂ）に示すように、キャピラ
リ１６の長手方向に直交する方向に振動する超音波振動
をキャピラリ１６に与える。これにより、金ワイヤＷの
先端の金ボールをＡｌパッドに接合することができる。
次いで、金ワイヤＷを引っ張って接合部より上方のネッ
ク部分にて金ワイヤＷを切断することにより、図５
（ｃ）に示すように、ＡｕバンプをＡｌパッド上に形成
している。金ボールの形成は、図５（ｄ）に示すよう
に、金ワイヤＷの先端部の下方に位置させた放電トーチ
１９と金ワイヤＷの先端部との間に電圧を印加して放電
させることにより、金ボールを金ワイヤＷの下端に形成
することができる。
形成方法の一例を説明する。図５（ａ）から（ｄ）は、
それぞれ、従来のバンプ形成装置及びバンプ形成方法を
説明する工程毎の模式図である。金バンプをＡｌパッド
上に形成する際には、通常、図５（ａ）から（ｃ）に示
すように、長手方向に貫通し、下端に開口１２を有する
ワイヤ孔１４を有するキャピラリ１６を備えたバンプ形
成装置と、金ワイヤＷとを使って、金バンプを形成して
いる。即ち、図５（ａ）に示すように、キャピラリ１６
のワイヤ孔１４に金ワイヤＷを貫通させて先端の開口１
２から突出させ、チップマウント台１８上で加熱されて
いる半導体チップのＡｌパッド上に金ワイヤＷの先端の
金ボールをキャピラリ１６を介してＡｌパッドに押しつ
ける。その状態で、図５（ｂ）に示すように、キャピラ
リ１６の長手方向に直交する方向に振動する超音波振動
をキャピラリ１６に与える。これにより、金ワイヤＷの
先端の金ボールをＡｌパッドに接合することができる。
次いで、金ワイヤＷを引っ張って接合部より上方のネッ
ク部分にて金ワイヤＷを切断することにより、図５
（ｃ）に示すように、ＡｕバンプをＡｌパッド上に形成
している。金ボールの形成は、図５（ｄ）に示すよう
に、金ワイヤＷの先端部の下方に位置させた放電トーチ
１９と金ワイヤＷの先端部との間に電圧を印加して放電
させることにより、金ボールを金ワイヤＷの下端に形成
することができる。
【０００４】ところで、バンプの応力緩和効果を高める
ためには、バンプの高さを高くすることが有効である。
そこで、図６に示すように、Ａｌパッド上に一つの金バ
ンプ２０を形成した後、金バンプ２０上に更なる金バン
プ２２、更には更に別の金バンプ２４を形成して、２
重、或いは３重にバンプを形成したスタッドバンプ２５
が提案されている。
ためには、バンプの高さを高くすることが有効である。
そこで、図６に示すように、Ａｌパッド上に一つの金バ
ンプ２０を形成した後、金バンプ２０上に更なる金バン
プ２２、更には更に別の金バンプ２４を形成して、２
重、或いは３重にバンプを形成したスタッドバンプ２５
が提案されている。
【０００５】また、バンプの応力緩和効果を高めるため
には、バンプ寸法の大きな大型バンプも有効である。そ
こで、図７に示すように、キャピラリの下端部２６に凹
部２８を形成し、ワイヤ孔３０の開口３２を凹部２８の
最奥に形成したキャピラリが、バンプ寸法の大きな大型
バンプを形成するのに有効であるとして、例えば特開平
１０−３０３２０１号公報で提案されている。本提案の
キャピラリを使うことにより、図８に示すように、バン
プ径が７０μｍ、バンプ高さが２５μｍから３０μｍ程
度の比較的大きな大型バンプを形成することができると
している。
には、バンプ寸法の大きな大型バンプも有効である。そ
こで、図７に示すように、キャピラリの下端部２６に凹
部２８を形成し、ワイヤ孔３０の開口３２を凹部２８の
最奥に形成したキャピラリが、バンプ寸法の大きな大型
バンプを形成するのに有効であるとして、例えば特開平
１０−３０３２０１号公報で提案されている。本提案の
キャピラリを使うことにより、図８に示すように、バン
プ径が７０μｍ、バンプ高さが２５μｍから３０μｍ程
度の比較的大きな大型バンプを形成することができると
している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、半導体チッ
プ等の微細化に伴い、パッドの寸法及びパッドピッチが
微細化している。そして、バンプ径は主としてバンプと
パッドとの接合時の荷重で決定されるので、接合時の荷
重が大きいと、図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、バ
ンプの高さを保つことが出来ても、バンプ径が大きくな
って、パッドからのはみ出しが生じたりするという問題
があった。これは、従来のバンプ形成装置を使用してス
タッドバンプを形成しようとしても、また、前掲公報で
提案されている構成のキャピラリを備えたバンプ形成装
置を使用して大型バンプを形成しようとしても、同じで
あった。また、逆に、バンプがパッドからはみ出さない
ように接合時の荷重を減少すると、図１０（ａ）及び
（ｂ）に示すように、パッドとバンプとの接合面積が縮
小して、接合強度が不十分になって、バンプボールの剥
がれが生じ易くなったりする問題が生じた。
プ等の微細化に伴い、パッドの寸法及びパッドピッチが
微細化している。そして、バンプ径は主としてバンプと
パッドとの接合時の荷重で決定されるので、接合時の荷
重が大きいと、図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、バ
ンプの高さを保つことが出来ても、バンプ径が大きくな
って、パッドからのはみ出しが生じたりするという問題
があった。これは、従来のバンプ形成装置を使用してス
タッドバンプを形成しようとしても、また、前掲公報で
提案されている構成のキャピラリを備えたバンプ形成装
置を使用して大型バンプを形成しようとしても、同じで
あった。また、逆に、バンプがパッドからはみ出さない
ように接合時の荷重を減少すると、図１０（ａ）及び
（ｂ）に示すように、パッドとバンプとの接合面積が縮
小して、接合強度が不十分になって、バンプボールの剥
がれが生じ易くなったりする問題が生じた。
【０００７】そこで、本発明の目的は、パッドからはみ
出さず、しかも接合強度及び応力緩和効果が高いバンプ
を形成できる、バンプ形成装置及びバンプ形成方法を提
供することである。
出さず、しかも接合強度及び応力緩和効果が高いバンプ
を形成できる、バンプ形成装置及びバンプ形成方法を提
供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のバンプ形成装置は、長手方向に貫通し、下
端に開口を有するワイヤ孔に金属ワイヤを通し、下端の
開口から突出させるようにしたキャピラリを備え、キャ
ピラリから突出させた金属ワイヤの先端を加工して、金
属バンプを被ボンディング部材の被ボンディング面上に
形成するバンプ形成装置において、キャピラリの下端部
には、筒状の大径凹部と、大径凹部に連続して、大径凹
部の底面に同心円状に形成された筒状の小径凹部とから
なる２段の段差状凹部が設けられ、かつワイヤ孔の開口
が小径凹部の底面中央に設けられていることを特徴とし
ている。
に、本発明のバンプ形成装置は、長手方向に貫通し、下
端に開口を有するワイヤ孔に金属ワイヤを通し、下端の
開口から突出させるようにしたキャピラリを備え、キャ
ピラリから突出させた金属ワイヤの先端を加工して、金
属バンプを被ボンディング部材の被ボンディング面上に
形成するバンプ形成装置において、キャピラリの下端部
には、筒状の大径凹部と、大径凹部に連続して、大径凹
部の底面に同心円状に形成された筒状の小径凹部とから
なる２段の段差状凹部が設けられ、かつワイヤ孔の開口
が小径凹部の底面中央に設けられていることを特徴とし
ている。
【０００９】本発明のバンプ形成装置を適用する際、被
ボンディング部材には、例えば半導体チップやリードフ
レームがあり、半導体チップの被ボンディング面の例と
して、例えばアルミニウム等から成るパッドがあり、リ
ードフレームの被ボンディング面の例として、リード先
端部のリード面がある。本発明のバンプ形成装置は、金
属パッド上に金属バンプを形成する際のみならず、金属
パッド上に金属バンプを形成し、更に金属バンプを介し
て別の金属パッドにワイヤボンディングするときにも好
適である。
ボンディング部材には、例えば半導体チップやリードフ
レームがあり、半導体チップの被ボンディング面の例と
して、例えばアルミニウム等から成るパッドがあり、リ
ードフレームの被ボンディング面の例として、リード先
端部のリード面がある。本発明のバンプ形成装置は、金
属パッド上に金属バンプを形成する際のみならず、金属
パッド上に金属バンプを形成し、更に金属バンプを介し
て別の金属パッドにワイヤボンディングするときにも好
適である。
【００１０】本発明で、大径凹部及び小径凹部の寸法
は、被ボンディング面の寸法、例えば金属パッドの寸
法、形成する金属バンプの寸法に応じて決定され、例え
ば予め実験等により決定することができる。本発明は、
金属ワイヤの種類、組成には制約はなく、ワイヤボンデ
ィングに供される金属ワイヤであれば何であってもよい
が、金（Ａｕ）又はアルミニウム（Ａｌ）から成る金属
細線が最適である。
は、被ボンディング面の寸法、例えば金属パッドの寸
法、形成する金属バンプの寸法に応じて決定され、例え
ば予め実験等により決定することができる。本発明は、
金属ワイヤの種類、組成には制約はなく、ワイヤボンデ
ィングに供される金属ワイヤであれば何であってもよい
が、金（Ａｕ）又はアルミニウム（Ａｌ）から成る金属
細線が最適である。
【００１１】本発明のバンプ形成装置では、キャピラリ
の下端部に設けた２段の段差状凹部内に金属ボールを収
容して、金属ボールの形状及び大きさ、従って金属バン
プの形状及び大きさを規制するので、従来のように金属
バンプが金属パッドからはみ出したり、接合強度の低い
金属バンプが形成されるようなことは生じない。更に、
説明すると、本発明のバンプ形成装置を使用することに
より、スパークにより金属ワイヤ先端に形成された金属
ボールをキャピラリを介して被ボンディング面に押しつ
けた際、金属ボールが２段の段差状凹部を完全に埋め尽
くした上で金属バンプとなるので、２段の段差状凹部の
深さと同じ寸法の高さで２段の段差状凹部の径と同じ径
の大型バンプを形成することができる。更には、２段の
段差状凹部の大径凹部は、金属ボールの直径よりも大き
いので、金属ボールが潰され径が大きくなっていって
も、大径凹部以上の大きさにはならない。よって、大き
なバンプを形成するためにボンド荷重を弱めなくても、
大径凹部によってバンプ径の上限を規定することができ
る。従って、大型バンプを形成できる上に、パッドから
のはみ出しもないので、応力緩和効果を高めることがで
きる。
の下端部に設けた２段の段差状凹部内に金属ボールを収
容して、金属ボールの形状及び大きさ、従って金属バン
プの形状及び大きさを規制するので、従来のように金属
バンプが金属パッドからはみ出したり、接合強度の低い
金属バンプが形成されるようなことは生じない。更に、
説明すると、本発明のバンプ形成装置を使用することに
より、スパークにより金属ワイヤ先端に形成された金属
ボールをキャピラリを介して被ボンディング面に押しつ
けた際、金属ボールが２段の段差状凹部を完全に埋め尽
くした上で金属バンプとなるので、２段の段差状凹部の
深さと同じ寸法の高さで２段の段差状凹部の径と同じ径
の大型バンプを形成することができる。更には、２段の
段差状凹部の大径凹部は、金属ボールの直径よりも大き
いので、金属ボールが潰され径が大きくなっていって
も、大径凹部以上の大きさにはならない。よって、大き
なバンプを形成するためにボンド荷重を弱めなくても、
大径凹部によってバンプ径の上限を規定することができ
る。従って、大型バンプを形成できる上に、パッドから
のはみ出しもないので、応力緩和効果を高めることがで
きる。
【００１２】好適には、ワイヤ孔の開口の開口縁は、ア
ール面として形成されている。これにより、金属ワイヤ
が開口の開口縁によって損傷したり、切断されたりする
ようなことが生じない。また、大径凹部の筒壁と底面と
の縁部、大径凹部の底面と小径凹部の筒壁との縁部、及
び小径凹部の筒壁と底面との縁部は、アール面として形
成されている。これにより、形成されたバンプ表面が、
滑らかになり、従来のようにバンプ表面に、歪み、変形
が生じるようなことがない。
ール面として形成されている。これにより、金属ワイヤ
が開口の開口縁によって損傷したり、切断されたりする
ようなことが生じない。また、大径凹部の筒壁と底面と
の縁部、大径凹部の底面と小径凹部の筒壁との縁部、及
び小径凹部の筒壁と底面との縁部は、アール面として形
成されている。これにより、形成されたバンプ表面が、
滑らかになり、従来のようにバンプ表面に、歪み、変形
が生じるようなことがない。
【００１３】本発明のバンプ形成方法は、大径凹部と、
大径凹部に連続して、大径凹部の底面に同心円状に形成
された小径凹部とからなる２段の段差状凹部がキャピラ
リの下端部に設けられ、かつワイヤ孔の開口が小径凹部
の底面中央に設けられている、バンプ形成装置を使っ
て、被ボンディング部材の被ボンディング面にバンプを
形成する方法であって、キャピラリのワイヤ孔に金属ワ
イヤを通して下端部の開口から下方に突出させ、突出し
た金属ワイヤの下方に放電電極を一時的に配置して、金
属ワイヤの先端と放電電極との間に電圧を印加してスパ
ークさせ、金属ワイヤの先端に金属ボールを形成するス
テップと、次いで、キャピラリを下降させて被ボンディ
ング部材の被ボンディング面に金属ワイヤの先端の金属
ボールを押し付け、かつ超音波振動をキャピラリに作用
させて、金属ボールをキャピラリの下端部の２段の段差
状凹部内に収容するステップと、次いで、超音波振動を
加えつつ被ボンディング面にキャピラリを介してボール
を押し付けながら金属ボールの被ボンディング面との接
触面を広げて平らにし、続いて、超音波振動を加え続け
ながら金属ボールを被ボンディング面に押し付けている
押圧力を弱めて、金属ボールを被ボンディング面に接合
させ、金属バンプを形成するステップと、次いで、金属
ワイヤを上方に引っ張って、金属ワイヤを金属バンプ上
で切断するステップとを有することを特徴としている。
大径凹部に連続して、大径凹部の底面に同心円状に形成
された小径凹部とからなる２段の段差状凹部がキャピラ
リの下端部に設けられ、かつワイヤ孔の開口が小径凹部
の底面中央に設けられている、バンプ形成装置を使っ
て、被ボンディング部材の被ボンディング面にバンプを
形成する方法であって、キャピラリのワイヤ孔に金属ワ
イヤを通して下端部の開口から下方に突出させ、突出し
た金属ワイヤの下方に放電電極を一時的に配置して、金
属ワイヤの先端と放電電極との間に電圧を印加してスパ
ークさせ、金属ワイヤの先端に金属ボールを形成するス
テップと、次いで、キャピラリを下降させて被ボンディ
ング部材の被ボンディング面に金属ワイヤの先端の金属
ボールを押し付け、かつ超音波振動をキャピラリに作用
させて、金属ボールをキャピラリの下端部の２段の段差
状凹部内に収容するステップと、次いで、超音波振動を
加えつつ被ボンディング面にキャピラリを介してボール
を押し付けながら金属ボールの被ボンディング面との接
触面を広げて平らにし、続いて、超音波振動を加え続け
ながら金属ボールを被ボンディング面に押し付けている
押圧力を弱めて、金属ボールを被ボンディング面に接合
させ、金属バンプを形成するステップと、次いで、金属
ワイヤを上方に引っ張って、金属ワイヤを金属バンプ上
で切断するステップとを有することを特徴としている。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下に、添付図面を参照し、実施
の形態例を挙げて本発明の実施の形態を具体的かつ詳細
に説明する。 バンプ形成装置の実施の形態例 図１は本実施の形態例のバンプ形成装置に設けられたキ
ャピラリの下端開口部の構成を示す断面図である。本実
施の形態例のバンプ形成装置の要部は、キャピラリの下
端開口部にある。本実施の形態例のキャピラリの下端開
口部４０は、図１に示すように、金属バンプの形成材料
である金属ワイヤをキャピラリの長手方向に貫通させる
ワイヤ孔４２と、キャピラリの下端に形成された２段の
段差状凹部４４と、２段の段差状凹部４４の最奥に設け
られたワイヤ孔４２の開口４６を備えている。
の形態例を挙げて本発明の実施の形態を具体的かつ詳細
に説明する。 バンプ形成装置の実施の形態例 図１は本実施の形態例のバンプ形成装置に設けられたキ
ャピラリの下端開口部の構成を示す断面図である。本実
施の形態例のバンプ形成装置の要部は、キャピラリの下
端開口部にある。本実施の形態例のキャピラリの下端開
口部４０は、図１に示すように、金属バンプの形成材料
である金属ワイヤをキャピラリの長手方向に貫通させる
ワイヤ孔４２と、キャピラリの下端に形成された２段の
段差状凹部４４と、２段の段差状凹部４４の最奥に設け
られたワイヤ孔４２の開口４６を備えている。
【００１５】２段の段差状凹部４４は、円筒形の大径凹
部４８と、大径凹部４８の底面５０に連続してその奥に
同心円状に形成された円筒形の小径凹部５２とから構成
されている。ワイヤ孔４２の開口４６は、小径凹部５２
の底面５４の中心に設けられている。小径凹部５２には
金属ワイヤ先端に出来た金属ボールの一部が収まるよう
になっているので、小径凹部５２は、金属バンプの大き
さ、主として高さが高くなるようにする機能を有する。
一方、大径凹部４８には金属ワイヤ先端に形成された金
属ボールのうち小径凹部２４に収まった一部を除くほぼ
全部が収まるようになっているので、大径凹部４８は、
金属バンプの大きさ、主としてバンプ径が大きくなり過
ぎるのを抑える機能を有する。
部４８と、大径凹部４８の底面５０に連続してその奥に
同心円状に形成された円筒形の小径凹部５２とから構成
されている。ワイヤ孔４２の開口４６は、小径凹部５２
の底面５４の中心に設けられている。小径凹部５２には
金属ワイヤ先端に出来た金属ボールの一部が収まるよう
になっているので、小径凹部５２は、金属バンプの大き
さ、主として高さが高くなるようにする機能を有する。
一方、大径凹部４８には金属ワイヤ先端に形成された金
属ボールのうち小径凹部２４に収まった一部を除くほぼ
全部が収まるようになっているので、大径凹部４８は、
金属バンプの大きさ、主としてバンプ径が大きくなり過
ぎるのを抑える機能を有する。
【００１６】また、形成されたバンプ表面が歪まないよ
うに、大径凹部４８の円筒壁５６と底面５０との縁部、
大径凹部の底面５０と小径凹部５２の円筒壁５８との縁
部、及び小径凹部５２の円筒壁５８と底面５４との縁部
は、適度のアール面５９に形成されている。更には、開
口４６の開口縁が、金属ワイヤに損傷を与えたり、切断
したなりしないように、小径凹部５２の底面５４のワイ
ヤ孔４２の縁部、即ち開口４６の開口縁は、適度のアー
ル面となっている。縁部にアール面が設けてあるので、
大径凹部４８及び小径凹部５２は、断面で見て、釣鐘状
になっている。また、大径凹部４８及び小径凹部２４
は、それぞれが、または、その一方が、円筒壁に代え
て、円錐壁を備えていても良い。
うに、大径凹部４８の円筒壁５６と底面５０との縁部、
大径凹部の底面５０と小径凹部５２の円筒壁５８との縁
部、及び小径凹部５２の円筒壁５８と底面５４との縁部
は、適度のアール面５９に形成されている。更には、開
口４６の開口縁が、金属ワイヤに損傷を与えたり、切断
したなりしないように、小径凹部５２の底面５４のワイ
ヤ孔４２の縁部、即ち開口４６の開口縁は、適度のアー
ル面となっている。縁部にアール面が設けてあるので、
大径凹部４８及び小径凹部５２は、断面で見て、釣鐘状
になっている。また、大径凹部４８及び小径凹部２４
は、それぞれが、または、その一方が、円筒壁に代え
て、円錐壁を備えていても良い。
【００１７】下端開口部の具体例 以下に、本実施の形態例のキャピラリの下端開口部４０
の具体的な寸法の一例を示す。 大径凹部４８ 直径Ｄ1 ：約７５μｍ 深さＴ1 ：１０μｍ 小径凹部５２ 直径Ｄ2 ：約５０μｍ 深さＴ2 ：２５〜３０μｍ
の具体的な寸法の一例を示す。 大径凹部４８ 直径Ｄ1 ：約７５μｍ 深さＴ1 ：１０μｍ 小径凹部５２ 直径Ｄ2 ：約５０μｍ 深さＴ2 ：２５〜３０μｍ
【００１８】本実施の形態例のバンプ形成装置は、更
に、図２に示すように、上述した下端開口部４０を下端
に備えてキャピラリ６０と、キャピラリ６０の下端開口
部４０から突出させた金（Ａｕ）ワイヤＷの下に一時的
に配置してスパークを発生させるトーチ電極６２と、キ
ャピラリ６０の上方にあって金ワイヤＷを把持するクラ
ンプ６４を主要構成要素として備えている。
に、図２に示すように、上述した下端開口部４０を下端
に備えてキャピラリ６０と、キャピラリ６０の下端開口
部４０から突出させた金（Ａｕ）ワイヤＷの下に一時的
に配置してスパークを発生させるトーチ電極６２と、キ
ャピラリ６０の上方にあって金ワイヤＷを把持するクラ
ンプ６４を主要構成要素として備えている。
【００１９】バンプ形成方法の実施の形態例 以下に、上述の実施の形態例のバンプ形成装置を使っ
て、金バンプを形成する方法の実施の形態例を説明す
る。図２（ａ）から（ｃ）及び図３（ｄ）と（ｅ）は、
それぞれ、本実施の形態例のバンプ形成方法の各工程を
説明する模式図である。先ず、図２（ａ）に示すよう
に、キャピラリ６０に金（Ａｕ）ワイヤＷを通し、金ワ
イヤＷの下に一時的にトーチ電極６２を位置させて、金
ワイヤＷの先端部とトーチ電極６２との間に電圧を印加
することにより、トーチ電極６２と金ワイヤＷの先端部
との間にスパークを発生させる。図２中、６４はワイヤ
Ｗを把持するクランプ、ＰはＡｌパッド、及びＣは半導
体チップである。発生したスパークによって、図２
（ｂ）に示すように、金ワイヤＷの先端に金ボールＢが
形成される。トーチ電極６２は、スパークを発生させて
金ボールＢを形成すると、直ちに後退する。そして、金
ワイヤＷをクランプ６４で把持して上方に引っ張り、金
ボールＢを上述の２段の段差状凹部４４に引っかけた状
態にして、金ワイヤＷに軽いテンションを加える。そし
て、その状態のまま、図２（ｂ）に示すように、キャピ
ラリ６０を下降させる。
て、金バンプを形成する方法の実施の形態例を説明す
る。図２（ａ）から（ｃ）及び図３（ｄ）と（ｅ）は、
それぞれ、本実施の形態例のバンプ形成方法の各工程を
説明する模式図である。先ず、図２（ａ）に示すよう
に、キャピラリ６０に金（Ａｕ）ワイヤＷを通し、金ワ
イヤＷの下に一時的にトーチ電極６２を位置させて、金
ワイヤＷの先端部とトーチ電極６２との間に電圧を印加
することにより、トーチ電極６２と金ワイヤＷの先端部
との間にスパークを発生させる。図２中、６４はワイヤ
Ｗを把持するクランプ、ＰはＡｌパッド、及びＣは半導
体チップである。発生したスパークによって、図２
（ｂ）に示すように、金ワイヤＷの先端に金ボールＢが
形成される。トーチ電極６２は、スパークを発生させて
金ボールＢを形成すると、直ちに後退する。そして、金
ワイヤＷをクランプ６４で把持して上方に引っ張り、金
ボールＢを上述の２段の段差状凹部４４に引っかけた状
態にして、金ワイヤＷに軽いテンションを加える。そし
て、その状態のまま、図２（ｂ）に示すように、キャピ
ラリ６０を下降させる。
【００２０】図２（ｃ）に示すように、キャピラリ６０
を下降させて、先端の金ボールＢをＡｌパッドＰに押し
つけながら、キャピラリ６０に左右方向の超音波振動を
加える。超音波振動を加振することにより、金ワイヤＷ
先端の金ボールＢは、その上部がキャピラリ６０の下端
開口部４０の小径凹部５２に入り込み、小径凹部５２か
らはみ出したボール部分は大径凹部４８に収容され、か
つ、大径凹部４８よって規制されてバンプ径が大きくな
り過ぎるのを抑えられた状態で潰され、ＡｌパッドＰと
接する金ボールＢの下部は平になる。
を下降させて、先端の金ボールＢをＡｌパッドＰに押し
つけながら、キャピラリ６０に左右方向の超音波振動を
加える。超音波振動を加振することにより、金ワイヤＷ
先端の金ボールＢは、その上部がキャピラリ６０の下端
開口部４０の小径凹部５２に入り込み、小径凹部５２か
らはみ出したボール部分は大径凹部４８に収容され、か
つ、大径凹部４８よって規制されてバンプ径が大きくな
り過ぎるのを抑えられた状態で潰され、ＡｌパッドＰと
接する金ボールＢの下部は平になる。
【００２１】２段の段差状凹部４４からはみ出ている金
ボールＢの下部がＡｌパッドＰの面で平になると、超音
波振動を作用させた状態を保ちつつ、キャピラリ６０に
よる押し付け力を適度に弱める。これにより、図３
（ｄ）に示すように、金ボールＢがＡｌパッドＰに接合
した状態になる。金ボールＢの接合が終了すると、図３
（ｄ）に示すように、クランプ６４で金ワイヤＷを把持
して金ワイヤＷを上方に引っ張ることにより、図３
（ｅ）に示すように、金ボール（金バンプ）直上のネッ
ク部で金ワイヤＷが切断され、ＡｌパッドＰ上に金バン
プが形成される。本実施の形態例では、スパークにより
金ワイヤ先端に形成された金ボールＢをキャピラリ６０
を介してＡｌパッドＰに押しつけた際、金ボールＢが２
段の段差状凹部４４を完全に埋め尽くした上で金バンプ
となるので、２段の段差状凹部の深さと同じ寸法の高さ
で凹部の径と同じ径の大型バンプを形成することができ
る。従って、以上の工程を経ることにより、本実施の形
態例では、ＡｌパッドＰからはみ出さず、しかもＡｌパ
ッドＰとの高い接合強度を有する金バンプを形成するこ
とができる。
ボールＢの下部がＡｌパッドＰの面で平になると、超音
波振動を作用させた状態を保ちつつ、キャピラリ６０に
よる押し付け力を適度に弱める。これにより、図３
（ｄ）に示すように、金ボールＢがＡｌパッドＰに接合
した状態になる。金ボールＢの接合が終了すると、図３
（ｄ）に示すように、クランプ６４で金ワイヤＷを把持
して金ワイヤＷを上方に引っ張ることにより、図３
（ｅ）に示すように、金ボール（金バンプ）直上のネッ
ク部で金ワイヤＷが切断され、ＡｌパッドＰ上に金バン
プが形成される。本実施の形態例では、スパークにより
金ワイヤ先端に形成された金ボールＢをキャピラリ６０
を介してＡｌパッドＰに押しつけた際、金ボールＢが２
段の段差状凹部４４を完全に埋め尽くした上で金バンプ
となるので、２段の段差状凹部の深さと同じ寸法の高さ
で凹部の径と同じ径の大型バンプを形成することができ
る。従って、以上の工程を経ることにより、本実施の形
態例では、ＡｌパッドＰからはみ出さず、しかもＡｌパ
ッドＰとの高い接合強度を有する金バンプを形成するこ
とができる。
【００２２】本実施の形態例の方法で形成されたバンプ
７０は、図４に示すように、スタッド状のバンプであっ
て、下部の大径部７２と、大径部７２上の小径部７４
と、小径部７４に連続するワイヤネック部７６とから構
成されている。大径部７２の直径Ｄ1 は約７５μｍ、大
径部の高さＨ1 は約１０μｍ、及び小径部の高さＨ2 は
約２５μｍから３０μｍであった。尚、形成されるバン
プ形状は、キャピラリの下端開口部４０に設けた２段の
段差状凹部４４（図１参照）の大径凹部４８及び小径凹
部５２の形状により微妙に異なる。
７０は、図４に示すように、スタッド状のバンプであっ
て、下部の大径部７２と、大径部７２上の小径部７４
と、小径部７４に連続するワイヤネック部７６とから構
成されている。大径部７２の直径Ｄ1 は約７５μｍ、大
径部の高さＨ1 は約１０μｍ、及び小径部の高さＨ2 は
約２５μｍから３０μｍであった。尚、形成されるバン
プ形状は、キャピラリの下端開口部４０に設けた２段の
段差状凹部４４（図１参照）の大径凹部４８及び小径凹
部５２の形状により微妙に異なる。
【００２３】
【発明の効果】本発明によれば、キャピラリの下端部
に、筒状の大径凹部と、大径凹部に連続して、大径凹部
の底面に同心円状に形成された筒状の小径凹部とからな
る２段の段差状凹部と、かつ小径凹部の底面中央にワイ
ヤ孔の開口を設けることにより、２段の段差状凹部内を
埋めた金属ワイヤ材料をバンプとして形成することが出
来るので、被ボンディング部材の被ボンディング面から
はみ出さず、しかも接合強度及び応力緩和効果の高い大
型バンプを形成することができる、バンプ形成装置を実
現している。本発明のバンプ形成装置を使用することに
より、スパークにより金属ワイヤ先端に形成された金属
ボールをキャピラリを介して被ボンディング面に押しつ
けた際、金属ボールが２段の段差状凹部を完全に埋め尽
くした上で金属バンプとなるので、２段の段差状凹部の
深さと同じ寸法の高さで凹部の径と同じ径の大型バンプ
を形成することができる。更には、２段の段差状凹部の
大径凹部はボールの直径よりも大きいので、ボールが潰
され径が大きくなっていっても、大径凹部以上の大きさ
にはならない。よって、大きなバンプを形成するために
ボンド荷重を弱めなくても、大径凹部によってバンプ径
の上限を規定することができる。従って、金属バンプを
大きく形成できるうえ、金属パッドからのはみ出しもな
いので、応力緩和効果を高めることができる。
に、筒状の大径凹部と、大径凹部に連続して、大径凹部
の底面に同心円状に形成された筒状の小径凹部とからな
る２段の段差状凹部と、かつ小径凹部の底面中央にワイ
ヤ孔の開口を設けることにより、２段の段差状凹部内を
埋めた金属ワイヤ材料をバンプとして形成することが出
来るので、被ボンディング部材の被ボンディング面から
はみ出さず、しかも接合強度及び応力緩和効果の高い大
型バンプを形成することができる、バンプ形成装置を実
現している。本発明のバンプ形成装置を使用することに
より、スパークにより金属ワイヤ先端に形成された金属
ボールをキャピラリを介して被ボンディング面に押しつ
けた際、金属ボールが２段の段差状凹部を完全に埋め尽
くした上で金属バンプとなるので、２段の段差状凹部の
深さと同じ寸法の高さで凹部の径と同じ径の大型バンプ
を形成することができる。更には、２段の段差状凹部の
大径凹部はボールの直径よりも大きいので、ボールが潰
され径が大きくなっていっても、大径凹部以上の大きさ
にはならない。よって、大きなバンプを形成するために
ボンド荷重を弱めなくても、大径凹部によってバンプ径
の上限を規定することができる。従って、金属バンプを
大きく形成できるうえ、金属パッドからのはみ出しもな
いので、応力緩和効果を高めることができる。
【００２４】本発明方法は、本発明のバンプ形成装置を
使って、パッドからはみ出さず、しかも接合強度が高
く、かつ応力緩和効果が高い、大型バンプを形成する方
法を実現している。
使って、パッドからはみ出さず、しかも接合強度が高
く、かつ応力緩和効果が高い、大型バンプを形成する方
法を実現している。
【図１】実施の形態例のバンプ形成装置に設けられたキ
ャピラリの下端開口部の構成を示す断面図である。
ャピラリの下端開口部の構成を示す断面図である。
【図２】図２（ａ）から（ｃ）は、それぞれ、実施の形
態例のバンプ形成方法の各工程を説明する模式図であ
る。
態例のバンプ形成方法の各工程を説明する模式図であ
る。
【図３】図３（ｄ）と（ｅ）は、それぞれ、図２（ｃ）
に続いて、実施の形態例のバンプ形成方法の各工程を説
明する模式図である。
に続いて、実施の形態例のバンプ形成方法の各工程を説
明する模式図である。
【図４】実施の形態例のバンプ形成方法で形成したバン
プの構成を示す断面図である。
プの構成を示す断面図である。
【図５】図５（ａ）から（ｄ）は従来のバンプ形成装置
及びバンプ形成方法を説明する工程毎の模式図である。
及びバンプ形成方法を説明する工程毎の模式図である。
【図６】スタッドバンプを説明する模式図である。
【図７】凹部を下端に有する従来のキャピラリの下端部
の構成を示す断面図である。
の構成を示す断面図である。
【図８】凹部を下端に有する従来のキャピラリで形成し
た大型バンプを説明する模式図である。
た大型バンプを説明する模式図である。
【図９】図９（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、従来のス
タッドバンプ及び大型バンプの問題点を説明する模式図
である。
タッドバンプ及び大型バンプの問題点を説明する模式図
である。
【図１０】図１０（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、従来
のスタッドバンプ及び大型バンプの別の問題点を説明す
る模式図である。
のスタッドバンプ及び大型バンプの別の問題点を説明す
る模式図である。
１２……開口、１４……ワイヤ孔、１６……キャピラ
リ、１８……チップマウント台、１９……放電トーチ、
２０、２２、２４……金バンプ、２５……スタッドバン
プ、２６……キャピラリの下端部、２８……凹部、３０
……ワイヤ孔、３２……開口、４０……実施の形態例の
バンプ形成装置に設けたキャピラリの下端開口部、４２
……ワイヤ孔、４４……２段の段差状凹部、４６……開
口、４８……円筒形大径凹部、５０……大径凹部の底
面、５２……円筒形小径凹部、５４……小径凹部の底
面、５６……大径凹部の円筒壁、５８……小径凹部の円
筒壁、５９……アーム面、６０……キャピラリ、６２…
…トーチ電極、６４……クランプ。
リ、１８……チップマウント台、１９……放電トーチ、
２０、２２、２４……金バンプ、２５……スタッドバン
プ、２６……キャピラリの下端部、２８……凹部、３０
……ワイヤ孔、３２……開口、４０……実施の形態例の
バンプ形成装置に設けたキャピラリの下端開口部、４２
……ワイヤ孔、４４……２段の段差状凹部、４６……開
口、４８……円筒形大径凹部、５０……大径凹部の底
面、５２……円筒形小径凹部、５４……小径凹部の底
面、５６……大径凹部の円筒壁、５８……小径凹部の円
筒壁、５９……アーム面、６０……キャピラリ、６２…
…トーチ電極、６４……クランプ。
Claims (4)
- 【請求項１】 長手方向に貫通し、下端に開口を有する
ワイヤ孔に金属ワイヤを通し、下端の開口から突出させ
るようにしたキャピラリを備え、キャピラリから突出さ
せた金属ワイヤの先端を加工して、金属バンプを被ボン
ディング部材の被ボンディング面上に形成するバンプ形
成装置において、 キャピラリの下端部には、筒状の大径凹部と、大径凹部
に連続して、大径凹部の底面に同心円状に形成された筒
状の小径凹部とからなる２段の段差状凹部が設けられ、
かつワイヤ孔の開口が小径凹部の底面中央に設けられて
いることを特徴とするバンプ形成装置。 - 【請求項２】 ワイヤ孔の開口の開口縁は、アール面と
して形成さ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】 大径凹部の筒壁と底面との縁部、大径凹
部の底面と小径凹部の筒壁との縁部、及び小径凹部の筒
壁と底面との縁部は、アール面として形成されているこ
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】 大径凹部と、大径凹部に連続して、大径
凹部の底面に同心円状に形成された小径凹部とからなる
２段の段差状凹部がキャピラリの下端部に設けられ、か
つワイヤ孔の開口が小径凹部の底面中央に設けられてい
る、バンプ形成装置を使って、被ボンディング部材の被
ボンディング面にバンプを形成する方法であって、 キャピラリのワイヤ孔に金属ワイヤを通して下端部の開
口から下方に突出させ、突出した金属ワイヤの下方に放
電電極を一時的に配置して、金属ワイヤの先端と放電電
極との間に電圧を印加してスパークさせ、金属ワイヤの
先端に金属ボールを形成するステップと、 次いで、キャピラリを下降させて被ボンディング部材の
被ボンディング面に金属ワイヤの先端の金属ボールを押
し付け、かつ超音波振動をキャピラリに作用させて、金
属ボールをキャピラリの下端部の２段の段差状凹部内に
収容するステップと、 次いで、超音波振動を加えつつ被ボンディング面にキャ
ピラリを介してボールを押し付けながら金属ボールの被
ボンディング面との接触面を広げて平らにし、続いて、
超音波振動を加え続けながら金属ボールを被ボンディン
グ面に押し付けている押圧力を弱めて、金属ボールを被
ボンディング面に接合させ、金属バンプを形成するステ
ップと、 次いで、金属ワイヤを上方に引っ張って、金属ワイヤを
金属バンプ上で切断するステップとを有することを特徴
とするバンプの形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000156998A JP2001338941A (ja) | 2000-05-26 | 2000-05-26 | バンプ形成装置及びバンプ形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000156998A JP2001338941A (ja) | 2000-05-26 | 2000-05-26 | バンプ形成装置及びバンプ形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001338941A true JP2001338941A (ja) | 2001-12-07 |
Family
ID=18661700
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000156998A Pending JP2001338941A (ja) | 2000-05-26 | 2000-05-26 | バンプ形成装置及びバンプ形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001338941A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015073120A (ja) * | 2009-09-29 | 2015-04-16 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| US10134659B2 (en) | 2009-09-29 | 2018-11-20 | Renesas Electronics Corporation | Semiconductor device with overlapped lead terminals |
-
2000
- 2000-05-26 JP JP2000156998A patent/JP2001338941A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015073120A (ja) * | 2009-09-29 | 2015-04-16 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| US10134659B2 (en) | 2009-09-29 | 2018-11-20 | Renesas Electronics Corporation | Semiconductor device with overlapped lead terminals |
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