JP2012209373A - Bump formation method and capillary used in the bump formation method - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、ワイヤボンディングによりバンプを形成する方法と、それに用いられるキャピラリに関するものである。 The present invention relates to a method of forming bumps by wire bonding and a capillary used therefor.
従来のバンプ形成方法では、キャピラリに通したAuワイヤの先端にボールを形成し、キャピラリを下降させてボールを半導体素子のパット上に接合してバンプを形成する。次に、キャピラリ先端の平坦部をバンプの上面に押し付けることにより、バンプに繋がっているAuワイヤに圧痕部を形成し、Auワイヤをクランプ装置によってクランプしておいて、キャピラリを上昇させることで、Auワイヤを圧痕部から引きちぎるようにして切断している(例えば、特許文献1参照)。 In the conventional bump forming method, a ball is formed at the tip of an Au wire passed through a capillary, the capillary is lowered, and the ball is bonded onto a pad of a semiconductor element to form a bump. Next, by pressing the flat part of the tip of the capillary against the upper surface of the bump, an indentation is formed in the Au wire connected to the bump, the Au wire is clamped by a clamp device, and the capillary is raised, The Au wire is cut off from the indentation portion (see, for example, Patent Document 1).
上記のバンプ形成方法において、Auワイヤに代えてCuワイヤ等の硬い材質からなるワイヤを用いた場合、ワイヤの変形が起こりにくいため、上述した圧痕部の形成状態が不安定となり、ワイヤを引きちぎる際に望ましくない位置でワイヤが引きちぎられてしまう恐れがある。その結果、キャピラリより延在したワイヤ(テール)の長さが安定しないという問題点があった。 In the above bump forming method, when a wire made of a hard material such as a Cu wire is used instead of the Au wire, the deformation of the wire hardly occurs, so that the formation state of the indented portion described above becomes unstable and the wire is torn off. There is a risk that the wire will be torn in an undesired position. As a result, there is a problem that the length of the wire (tail) extending from the capillary is not stable.
本発明は上述のような問題を解決するためになされたもので、安定した長さのテールを形成できるバンプ形成方法およびそれに用いるキャピラリを得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to obtain a bump forming method capable of forming a tail having a stable length and a capillary used therefor.
この発明に係るバンプ形成方法は、半導体素子のパッドまたはリードフレーム上にバンプを形成するバンプ形成方法において、キャピラリに挿通されたワイヤの先端にボールを形成し、このボールをキャピラリによりバンプ形成部に接合した後、キャピラリを水平移動させてボールからワイヤを切断し、ワイヤの切断部をパッドまたはリードフレーム上にステッチボンディングしてテールを形成することを特徴とするものである。 The bump forming method according to the present invention is a bump forming method in which a bump is formed on a pad or lead frame of a semiconductor element. A ball is formed at a tip of a wire inserted into a capillary, and the ball is formed on a bump forming portion by a capillary. After joining, the capillary is moved horizontally to cut the wire from the ball, and the cut portion of the wire is stitch-bonded onto the pad or the lead frame to form a tail.
この発明によれば、キャピラリを水平移動させてワイヤを切断し、ワイヤの切断部をパッドまたはリードフレーム上にステッチボンディングしてテールを形成するようにしたので、安定した長さのテールを容易に形成することができる。 According to the present invention, the capillary is horizontally moved to cut the wire, and the cut portion of the wire is stitch-bonded on the pad or the lead frame to form the tail, so that the tail having a stable length can be easily formed. Can be formed.
実施の形態1.
図1および図2は、実施の形態1に係るバンプ形成方法を示すものであって、図1はバンプの形成に用いるキャピラリを示す断面図、図2はバンプ形成方法を示す工程図である。
1 and 2 show a bump forming method according to the first embodiment. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a capillary used for forming a bump, and FIG. 2 is a process drawing showing the bump forming method.
まず、図1を用いて実施の形態1のバンプ形成方法に用いるキャピラリを説明する。
図1において、キャピラリ6は、挿通するワイヤ(図示せず)の径よりも大きい径のワイヤ挿通孔6aを有している。そして、キャピラリ6のワイヤ挿通孔6aの開口部全周には、先端に向かって拡径するテーパ部6bが形成されている。このテーパ部6bは、後述するボールをバンプ形成部に接合する際において、ボールをキャピラリの中心に位置合わせする役割と、ボールに超音波を伝えやすくする役割を有している。
First, the capillary used in the bump forming method of the first embodiment will be described with reference to FIG.
In FIG. 1, the
次に、図2を用いて実施の形態1のバンプ形成方法を説明する。
まず、図2(a)に示すように、キャピラリ6のワイヤ孔6aに挿通した直径50μm以下の金属ワイヤ4の先端に、トーチ電極(図示せず)の熱によってボール7を形成する。なお、以下では金属ワイヤ4の材質がCuであるもので説明するが、金属ワイヤ4の材質はCuに限らずAu等も用いることができる。
Next, the bump formation method of
First, as shown in FIG. 2A, a ball 7 is formed by the heat of a torch electrode (not shown) at the tip of a
次に、図2(b)に示すように、キャピラリ6を下降させて、金属ワイヤ4の先端に形成したボール7を、半導体素子1のパット2上のバンプ形成部に所定の荷重を加えながら押圧する。このとき、押圧と同時に超音波振動子(図示せず)からキャピラリ6を介してボール7に超音波振動を印加する。荷重と超音波振動により、ボール7はパット2上に接合される。
Next, as shown in FIG. 2 (b), the
そして、図2(c)に示すように、ボール7を押圧した状態のキャピラリ6を、超音波振動を印加しながら横方向に水平移動させる。超音波振動を印加する方向は、キャピラリ6が水平移動する方向およびキャピラリ6のワイヤ挿通方向に対して略直交する方向である。この水平移動によって、キャピラリ6のテーパ部6bが金属ワイヤ4をすり切り、ボール7から金属ワイヤ4が切断される。この結果、上部が平坦で広い面を有するバンプ5が形成される。このように、キャピラリ6で金属ワイヤ4をすり切ってバンプ5を形成するので、Cu等の硬い材質の金属ワイヤ4を用いた場合でも、バンプ5上部の形状が安定する。
一方、ボール7から切断した金属ワイヤ4の切断部にはヒゲ4aが形成される。このヒゲ4aは、キャピラリ6の先端に付着しており、上記水平移動の方向とは逆方向の横向きに曲がり、先端に向かって細くなる形状で形成される。
Then, as shown in FIG. 2C, the
On the other hand, a
次に、図2(d)に示すように、半導体素子1をダイボンドしている平面状のリードフレーム10に、金属ワイヤ4の切断部であるヒゲ4aをステッチボンディングする。リードフレーム10は平面状であるため、ヒゲ4aは確実にリードフレーム10に接合される。また、このステッチボンディングでヒゲ4aが変形し、後述するテールを形成する際に金属ワイヤ4の切断個所となる圧痕部が形成される。ここで、上述した水平移動での金属ワイヤ4の切断により、ヒゲ4aはその先端に向かって細くなるような形状で形成されているので、Cu等の硬い材質の金属ワイヤ4を用いた場合でも、圧痕部を安定して形成することができる。
Next, as shown in FIG. 2D, a
次に、図2(e)に示すように、キャピラリ6を上昇させる。そして、上昇途中でカットクランパ8を閉じた後、図2(f)に示すように、カットクランパ8を閉じた状態でキャピラリ6およびカットクランパ8を上昇させる。金属ワイヤ4は、ステッチボンディングの際に形成された圧痕部の位置で破断強度が低下しており、この位置で切断される。これにより、テール9が形成される。なお、このテール9は次のボールを作るための材料となる。
このように、水平移動により金属ワイヤ4を切断した後で、切断部であるヒゲ4aをステッチボンディングすることで、圧痕部が安定して形成されるので、金属ワイヤ4の切断位置のバラつきが起こりにくく、安定した長さのテール9を形成することができる。
Next, as shown in FIG. 2 (e), the
In this way, after the
金属ワイヤ4を完全に切断した状態からでも、ステッチボンディングすることでテール9を形成できるため、キャピラリ6を保持するボンディングヘッド(図示せず)に金属ワイヤ4の繰り出し機構を設ける必要がなく、ボンディング精度の悪化が伴うボンディングヘッドの重量増加を防止できる。
Since the tail 9 can be formed by stitch bonding even when the
実施の形態1のバンプ形成方法によれば、キャピラリを水平移動させてワイヤを切断し、ワイヤの切断部をパッドまたはリードフレーム上にステッチボンディングするようにしたので、安定した長さのテールを容易に形成することができる。これにより、ボール形状が安定し、そのボールを用いた次のボンディング性のバラつきを抑制できる。 According to the bump forming method of the first embodiment, the capillary is moved horizontally to cut the wire, and the cut portion of the wire is stitch-bonded onto the pad or the lead frame. Can be formed. As a result, the ball shape is stabilized, and variations in bonding performance using the ball can be suppressed.
また、上部が平坦で広い面を有するバンプ5を形成することで、形成したバンプ5上へワイヤボンディングを行う際に、バンプ5とワイヤとの接合力が大きく、接合性のばらつきが小さくなる。 Further, by forming the bump 5 having a flat upper portion and a wide surface, when wire bonding is performed on the formed bump 5, the bonding force between the bump 5 and the wire is large, and the variation in bonding property is reduced.
また、ボール7から金属ワイヤ4を切断する際に、超音波振動を印加しながらキャピラリ6を水平移動させているので、キャピラリ6が金属ワイヤ4をすり切る効果が増し、金属ワイヤ4の切断が容易になる。これにより、バンプ5上へのワイヤボンディングの際に、バンプと金属ワイヤとの接合の安定性が増す。
Further, when the
また、リードフレーム10は平面状であるため、ステッチボンディングの際に金属ワイヤ4の切断部であるヒゲ4aを確実に接合できるとともに、ヒゲ4aに圧痕部を安定して形成することができ、形成するテール9の長さのバラつきが小さくなる。
In addition, since the
実施の形態2.
図3は、実施の形態2のバンプ形成方法におけるステッチボンディング箇所を示す図である。実施の形態1のバンプ形成方法では、図2(d)に示すように、リードフレーム10上にステッチボンディングするものを示したが、図3に示すようにリードフレームに代えて半導体素子1のパット2上の空いている箇所にステッチボンディングを行うようにしてもよい。このようにすることで、実施の形態1の効果に加えて、キャピラリ6の移動距離を短くすることができ、プロセス時間を短縮することができる。なお、ステッチボンディング箇所を半導体素子1のパッド2上としたこと以外は実施の形態1と同様であるので説明を省略した。
FIG. 3 is a diagram showing stitch bonding locations in the bump forming method of the second embodiment. In the bump forming method according to the first embodiment, as shown in FIG. 2 (d), stitch bonding is performed on the
実施の形態3.
図4は、実施の形態3に係るバンプ形成方法に用いるキャピラリを示す断面図である。実施の形態1では、ワイヤ挿入孔の開口部全周にテーパ部6bが形成されたキャピラリ6を用いたが、図4に示すように、ワイヤ挿入孔の開口部全周にエッジ部6cが形成されたキャピラリ6を用いてもよい。なお、バンプ形成方法は実施の形態1と同様であるのでその説明を省略する。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 4 is a sectional view showing a capillary used in the bump forming method according to the third embodiment. In the first embodiment, the
実施の形態3によれば、図2(c)に示すキャピラリ6の水平移動の際に、キャピラリ6のエッジ部6cで金属ワイヤ4aをすり切るので、金属ワイヤ4の切断がしやすく、形成したバンプ5上に金属ワイヤ4の一部が残ることを防止することができる。
According to the third embodiment, when the
なお、実施の形態3では、開口部全周にエッジ部6cが形成されたキャピラリ6を用いたものを例示したが、これに限らず、水平移動する方向にのみエッジ部6cを有し、その他の方向にはテーパ部6bを有するようなキャピラリを用いても上記と同様の作用効果を得ることができる。
In addition, in Embodiment 3, although what used the capillary 6 in which the
実施の形態4.
図5および図6は、実施の形態4のバンプ形成方法に用いるキャピラリを示すものであって、図5はキャピラリの底面図、図6(a)は図5のAA方向に沿った断面図、図6(b)は図5のBB方向に沿った断面図である。
5 and 6 show a capillary used in the bump forming method according to the fourth embodiment. FIG. 5 is a bottom view of the capillary, FIG. 6A is a cross-sectional view taken along the AA direction in FIG. FIG. 6B is a cross-sectional view along the BB direction in FIG.
実施の形態4のバンプ形成方法に用いられるキャピラリ6は、図5および図6に示すように、キャピラリのワイヤ挿通孔6aの開口部において、キャピラリ6の水平移動方向であるAA方向にはエッジ部6cが形成されている。また、ボール7を接合する際の超音波振動の印加方向であるBB方向には開口部先端に向かって拡径するテーパ部6bが形成されている。なお、パンプの形成方法は実施の形態1と同様であるのでその説明を省略する。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
実施の形態4によれば、ボール7をキャピラリ6の中心に確実に位置合わせできるとともに、ボール7の接合時において、超音波振動をボール7に良好に伝達することができる。さらに、キャピラリ6を水平移動させた際に、金属ワイヤ4の切断がしやすく、形成したバンプ5上にワイヤの一部が残ることを防止することができる。
According to the fourth embodiment, the ball 7 can be reliably aligned with the center of the
実施の形態5.
図7および図8は、実施の形態5に係るバンプ形成方法に用いるキャピラリを示すものであって、図7はキャピラリの底面図、図8(a)は図7のAA方向に沿った断面図、図8(b)は図7のBB方向に沿った断面図である。
Embodiment 5 FIG.
7 and 8 show the capillary used in the bump forming method according to the fifth embodiment. FIG. 7 is a bottom view of the capillary, and FIG. 8A is a cross-sectional view along the AA direction of FIG. FIG. 8B is a cross-sectional view along the BB direction of FIG.
実施の形態1では、ワイヤ挿通孔6aの開口部全周にテーパ部6bが形成されたキャピラリ6を用いるものを示したが、図7および図8に示すように、このテーパ部6bを、キャピラリ6の水平移動方向であるAA方向のテーパ角度θ1が、ボール7を接合する際の超音波振動の印加方向であるBB方向のテーパ角度θ2よりも小さく形成するようにしてもよい。なお、パンプの形成方法は実施の形態1と同様であるのでその説明を省略する。
In the first embodiment, the
実施の形態5によれば、キャピラリ6の水平移動方向のテーパ角度θ1を、ボールを接合する際の超音波振動の印加方向のテーパ角度θ2よりも小さくしたので、実施の形態1の効果に加えて、キャピラリ6を水平移動させた際に、金属ワイヤ4の切断がしやすく、形成したバンプ5上にワイヤの一部が残ることを防止することができる。
According to the fifth embodiment, the taper angle θ 1 in the horizontal movement direction of the
なお、上記各実施の形態においては、直径50μm以下のワイヤを使用してバンプを形成する方法について説明したが、ワイヤの径はこれに限るものではなく、キャピラリを平行移動することでワイヤをカットできる直径のワイヤであれば同様の効果を得ることができる。 In each of the above embodiments, the method of forming bumps using a wire having a diameter of 50 μm or less has been described. However, the diameter of the wire is not limited to this, and the wire is cut by moving the capillary in parallel. The same effect can be obtained if the wire has a diameter that can be obtained.
1 半導体素子
2 パット
4 金属ワイヤ
5 バンプ
6 キャピラリ
6a ワイヤ挿通孔
6b テーパ部
6c エッジ部
7 ボール
9 テール
10 リードフレーム
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記キャピラリのワイヤ挿通孔の開口部において、前記キャピラリの水平移動方向にはエッジ部が形成され、前記超音波振動の印加方向には開口部先端に向かって拡径するテーパ部が形成されていることを特徴とするキャピラリ。 The capillary used in the bump forming method according to claim 5,
In the opening portion of the wire insertion hole of the capillary, an edge portion is formed in the horizontal movement direction of the capillary, and a taper portion that expands toward the tip of the opening portion is formed in the application direction of the ultrasonic vibration. Capillary characterized by this.
前記キャピラリのワイヤ挿通孔の開口部には開口部先端に向かって拡径するテーパ部が形成され、前記キャピラリの水平移動方向のテーパ角度が、前記超音波振動の振動方向のテーパ角度よりも小さく形成されていることを特徴とするキャピラリ。 The capillary used in the bump forming method according to claim 5,
The opening of the wire insertion hole of the capillary is formed with a taper that expands toward the tip of the opening, and the taper angle in the horizontal movement direction of the capillary is smaller than the taper angle in the vibration direction of the ultrasonic vibration. A capillary characterized by being formed.
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JP2011072848A JP2012209373A (en) | 2011-03-29 | 2011-03-29 | Bump formation method and capillary used in the bump formation method |
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