JP3082657B2 - バンプ形成装置およびバンプ形成方法 - Google Patents

バンプ形成装置およびバンプ形成方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ワークの電極にバ
ンプを形成するためのバンプ形成装置およびバンプ形成
方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＩＣチップなどのワークの電極にバンプ
（突出電極）を形成する方法として、ワイヤボンディン
グ技術を用いる方法が知られている。以下、従来のバン
プの形成方法について説明する。
【０００３】図１７（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）お
よび図１８は、従来のバンプ形成方法の説明図である。
図１７（ａ）に示すように、キャピラリツール１から導
出するワイヤ２の下端部にトーチ３を接近させ、トーチ
３とワイヤ２の下端部の間にスパークを発生させること
により、ワイヤ２の下端部のボール４を形成する。５は
キャピラリツール１の上方にあってワイヤ２をクランプ
するカットクランパ、６はカットクランパ５の上方にあ
ってワイヤ２にテンションを付与するテンションクラン
パである。
【０００４】次に図１７（ｂ）に示すようにキャピラリ
ツール１を下降させてボール４をワーク７の電極に押し
付ける。８はワーク７が載置された基台である。次に図
１７（ｃ）に示すように、キャピラリツール１をわずか
に上昇させてキャピラリツール１の下端部から次のボー
ル形成に必要な長さのワイヤ２（テールと呼ぶ）を導出
した後、カットクランパ５でワイヤ２をしっかりクラン
プする。次に図１７（ｄ）に示すようにワイヤ２をクラ
ンプしたままカットクランパ５とキャピラリツール１を
上昇させることにより、ワイヤ２をボール４の直上で切
断して一連の動作は終了し、ワーク７の電極上にはバン
プ４が形成される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】図１８は、図１７
（ｃ）に示す工程において、ボール４をワーク７の電極
７ａにボンディングした後、カットクランパ５でワイヤ
２をクランプし、ワイヤ２を引き上げることにより、ワ
イヤ２を切断する状態を拡大して示している。ａは切断
線、１ａはワイヤ２が挿通されるキャピラリツール１の
中心孔である。ワイヤ２を引き上げれば、ワイヤ２はボ
ール４の直上で切断線ａから強制的に切断されるのであ
るが、その際、ボール（バンプ）４とワーク７の電極７
ａの接合面に大きな引張応力が発生し、このためボール
（バンプ）４が電極７ａから剥がれやすく、またボール
（バンプ）４の下面付近がダメージを受けやすいという
問題点があった。図１８において、ボール４の下面の黒
く塗りつぶした部分は、ダメージを受けた部分を示して
いる。
【０００６】したがって本発明は、ワイヤの下端部のボ
ールをワークの電極にしっかりボンディングでき、また
ボール（バンプ）の下面がダメージを受けることがない
バンプ形成装置およびバンプ形成方法を提供することを
目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】このために本発明は、ワ
イヤを中心孔に挿通するキャピラリツールと、キャピラ
リツールを保持するホーンと、ホーンおよびキャピラリ
ツールに上下動作を行わせる上下動機構と、キャピラリ
ツールの上方に設けられたテンションクランパと、この
テンションクランパの上方に設けられたカットクランパ
と、キャピラリツールから下方へ導出するワイヤの下端
部にスパークによってボールを形成するトーチとからバ
ンプ形成装置を構成し、また前記テンションクランパの
内面にワイヤを上下方向へ摺動自在にクランプするクラ
ンプ部材を設け、かつワイヤのテール出しのために前記
テンションクランパを前記ホーンとは別個に上下動させ
るための上下動手段を設けたものである。
【０００８】またキャピラリツールの中心孔に挿通され
て下方へ導出するワイヤの下端部にトーチを接近させて
スパークによってボールを形成する工程と、キャピラリ
ツールをワイヤに対して相対的に下降させることにより
ボールをワイヤから切断する工程とからバンプの形成方
法を構成した。
【０００９】またキャピラリツールの中心孔に挿通され
て下方へ導出するワイヤの下端部にトーチを接近させて
スパークによってボールを形成する工程と、キャピラリ
ツールを下降させることによりボールをワークの電極に
接近させるとともに、ワイヤをカットクランパでクラン
プしてボールの直上でワイヤを切断するとともにボール
をキャピラリツールの中心孔の下端部に嵌着して保持さ
せる工程と、キャピラリツールをさらに下降させてボー
ルをワークの電極に押し付けてボンディングする工程
と、キャピラリツールを上昇させるとともにワイヤの下
端部をキャピラリツールの下端部から導出させてワイヤ
のテール出しを行う工程とからバンプ形成方法を構成し
た。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明によれば、ワイヤの下端部
のボールをワークの電極にボンディングする前にワイヤ
を切断し、その後でボールをワークの電極に押し付けて
ボンディングするので、ボール（ワーク）の下面がダメ
ージを受けることはなく、ボールをワークの電極にしっ
かりボンディングしてバンプを形成することができる。
【００１１】次に、本発明の一実施の形態を図面を参照
して説明する。図１は本発明の一実施の形態によるバン
プ形成装置の側面図、図２は同バンプ形成装置の部分斜
視図である。また図３〜図１５は同バンプの形成工程図
であり、工程順に示している。また図１６は同バンプの
形成工程におけるワイヤ切断時のキャピラリツールの部
分拡大断面図である。
【００１２】まず、図１および図２を参照して、バンプ
形成装置の全体構造を説明する。図１において、１１は
ホーンであり、その先端部にキャピラリツール１２が保
持されている。キャピラリツール１２は中空筒状体であ
って、その中心孔１２ａ（図１６参照）にはワイヤ１３
が挿通されている。ホーン１１の基端部には超音波発振
器３４が取り付けられている。ワイヤ１３には、図示し
ないテンション機構によって常に上向きの張力が付与さ
れている。
【００１３】ホーン１１は揺動アーム１５と一体的に軸
受１６にピン１７を中心に上下方向へ揺動自在に軸着さ
れている。１８は軸受１６の基台である。揺動アーム１
５の後端部にはローラ１９が軸着されている。ローラ１
９はカム２０に当接している。２１はローラ１９をカム
２０に当接させるための弾発用のスプリングである。モ
ータ２２が駆動してカム２０が回転すると、揺動アーム
１５とホーン１１はピン１７を中心に一体的に上下方向
へ揺動し、これによりキャピラリツール１２は上下動作
を行う。すなわちローラ１９、カム２０、スプリング２
１、モータ２２などは、ホーン１１とキャピラリツール
１２に上下動作を行わせる上下動機構となっている。な
お上下動機構としては、リニアモータやボイスコイルを
用いたものあるいはボールネジ式送り機構を用いたもの
でもよい。
【００１４】揺動アーム１５の先端部にはバー２３がピ
ン２４に上下方向へ回転自在に軸着されている。バー２
３の先端部にはアクチュエータ２５が取り付けられてい
る。図２において、アクチュエータ２５は左右一対のテ
ンションクランパ２６を保持している。テンションクラ
ンパ２６の内面にはクランプ部２７が装着されている。
アクチュエータ２５が駆動することにより、テンション
クランパ２６は開閉するが、テンションクランパ２６が
閉じた状態で、クランプ部２７はワイヤ１３を軽くクラ
ンプするものであり、このクランプ状態で、ワイヤ１３
はその長さ方向（上下方向）へ摺動することができる。
このクランプ部２７は、クランプ状態においてワイヤ１
３が上下方向へ摺動できるようにするために格別に設け
られたものであって、その素材としては、例えばフェル
トや弾性樹脂などの弾性材が適用できる。
【００１５】図１において、バー２３の後端部は圧電素
子３５を介して揺動アーム１５の上面に結合されてい
る。圧電素子３５は電圧を印加することにより伸縮する
性質を有している。したがって圧電素子３５が伸縮する
と、バー２３はピン２４を中心に上下方向へ揺動する。
すなわち圧電素子３５は、ホーン１１とは無関係に独立
してバー２３およびテンションクランパ２６を上下動さ
せるための上下動手段となっている。このようにテンシ
ョンクランパ２６をホーン１１とは無関係に独立して上
下動させることにより、ワイヤ１３のテール出し（ワイ
ヤ１３の下端部をキャピラリツール１２の下端部から所
定長導出させる動作）を行う。またモータ２２が駆動し
て揺動アーム１５が上下方向へ揺動すると、バー２３は
ホーン１１と一体的に揺動し、テンションクランパ２６
はキャピラリツール１２と一体的に上下動する。
【００１６】図２において，テンションクランパ２６の
上方には、カットクランパ２８が設けられている。カッ
トクランパ２８はアクチュエータ２９に保持されてお
り、アクチュエータ２９が駆動することにより開閉し、
ワイヤ１３のクランプおよびクランプ解除を行う。カッ
トクランパ２８の内面に装着されたクランプ部３０は、
ステンレスなどの硬質部材から成っており、ワイヤ１３
をしっかりクランプする。アクチュエータ２９はシャフ
ト３１に固設されている。従来は、図１７に示すよう
に、テンションクランパはカットクランパの上方に設け
られていた。これに対しこのバンプ形成装置は、テンシ
ョンクランパ２６はカットクランパ２８の下方に設け、
且つテンションクランパ２６に上述したクランプ部２７
を設けており、このような特徴的な構成により、後述す
るボール１４をキャピラリツール１２の中心孔１２ａの
下端部に嵌着して保持させる動作や、ワイヤ１３のテー
ル出しなどの動作を可能にしている。
【００１７】３６はトーチであり、その先端部をキャピ
ラリツール１２の下端部から導出するワイヤ１３の下端
部に接近させ、その状態でトーチ３６に高電圧を印加す
ることによりワイヤ１３の下端部との間でスパークを発
生させ、ワイヤ１３の下端部にボール１４を形成する。
１０はワークとしてのチップであり、受台３３（図１）
に載置されている。図２に示すように、チップ１０の上
面には電極１０ａが多数個形成されており、後述するよ
うにこれらの電極１０ａ上にバンプ１４を形成する。
【００１８】このバンプ形成装置は上記のように構成さ
れており、次に図３〜図１６を参照してバンプの形成方
法を説明する。まず図３に示すように、キャピラリツー
ル１２がチップ１０の上方に位置する状態で、トーチ３
６をキャピラリツール１２から導出するワイヤ１３の下
端部に接近させ、次いで図４に示すようにトーチ３６と
ワイヤ１３の下端部の間にスパークを発生させることに
より、ワイヤ１３の下端部にキャピラリツール１２の中
心孔１２ａの内径よりも大きな外径を有するボール１４
を形成する。図３および図４に示す工程では、テンショ
ンクランパ２６とカットクランパ２８は共に閉じてワイ
ヤ１３をクランプしている。
【００１９】次にカットクランパ２８を開いてクランプ
状態を解除し（図５）、次にモータ２２を駆動して揺動
アーム１５を下方へ揺動させる。するとキャピラリツー
ル１２とテンションクランパ２６はチップ１０へ向って
下降する（図６）。このとき、圧電素子３５を駆動して
テンションクランパ２６をキャピラリツール１２に対し
て相対的に上昇させる。このテンションクランパ２６の
上昇動作は、後に行われるワイヤ１３のテール出し工程
の準備動作であって、テール出し工程のときにテンショ
ンクランパ２６がワイヤ１３を保持してキャピラリツー
ル１２へ接近できるようにするために行なう。
【００２０】またこのテンションクランパ２６の上昇動
作により、ワイヤ１３もキャピラリツール１２に対して
相対的に上昇し、ボール１４をキャピラリツール１２を
キャピラリツール１２の中心孔１２ａに食い込むように
嵌着させる。
【００２１】次にボール１４がワーク１０に接近する
と、カットクランパ２８は閉じてワイヤ１３をしっかり
クランプする（図８）。この状態でキャピラリツール１
２がさらに下降すると、ワイヤ１３はカットクランパ２
８によりしっかりクランプされているので、ワイヤ１３
はキャピラリツール１２によって引きちぎられるように
して切断される（図９）。勿論、この引きちぎりによる
切断は、ワイヤ１３をカットクランパ２８でしっかりク
ランプして引き上げることにより行ってもよいものであ
り、要はキャピラリツール１２をワイヤ１３のボール１
４に対して相対的に下降させればよい。図１６はこの切
断時におけるキャピラリツール１２の下端部付近の断面
を拡大して示している。図４に示す工程において、ワイ
ヤ１３の下端部にスパークによりボール１４を形成した
が、このスパーク時にはワイヤ１３の下端部付近は内部
電流のジュール熱により高温に加熱される。なおボール
１４はこの高温によってワイヤ１３が溶けて生じたもの
である。このようにワイヤ１３の下端部付近は高温に加
熱されたことにより、その組織はぜい弱化しており、し
たがってワイヤ１３にテンションが加えられると、ワイ
ヤ１３は図１６に示すボール１４の直上の箇所で切断さ
れるものである。また図６および図７に示す工程で説明
したように、ボール１４は中心孔１２ａの下端部に嵌着
して保持されている。
【００２２】次に、図１０に示すようにキャピラリツー
ル１２は下降してボール１４をチップ１０の電極１０ａ
に押し付けてボンディングする。次にカットクランパ８
が開いた後にキャピラリツール１２とテンションクラン
パ２６は一体的に上昇する（図１１、図１２）。これに
より、チップ１０の電極１０ａ上にはバンプ（ボール）
１４が形成されたことになる。このときワイヤ１３はテ
ンションクランパ２６にクランプされているので一緒に
上昇する。
【００２３】次にカットクランパ２８が開いた状態で、
テンションクランパ２６のみがホーン１１とは独立して
下降することにより、ワイヤ１３の下端部をキャピラリ
ツール１２の下端部から導出させてワイヤ１３のテール
出しを行い（図１３、図１４）、次にカットクランパ２
８が閉じることにより、図３の当初状態に復帰する。以
上により、バンプ形成動作は終了する。図２に示すよう
に、チップ１０の上面には多数個の電極１０ａがあり、
したがって一つのチップ１０に対して上記動作を繰り返
すことにより、すべての電極１０ａ上にバンプ１４を次
々に形成していく。なお図１３および図１４に示す工程
で、超音波発振器３４を駆動してキャピラリツール１２
を超音波振動させれば、ワイヤ１３をキャピラリツール
１２の下端部から導出させやすい。
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば、ワイヤの下端部のボー
ルをワークの電極にボンディングする前にワイヤを切断
し、その後でボールをワークの電極に押し付けてボンデ
ィングするので、ボール（ワーク）の下面がダメージを
受けることはなく、ボールをワークの電極にしっかりボ
ンディングすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態によるバンプ形成装置の
側面図
【図２】本発明の一実施の形態によるバンプ形成装置の
部分斜視図
【図３】本発明の一実施の形態によるバンプの形成工程
図
【図４】本発明の一実施の形態によるバンプの形成工程
図
【図５】本発明の一実施の形態によるバンプの形成工程
図
【図６】本発明の一実施の形態によるバンプの形成工程
図
【図７】本発明の一実施の形態によるバンプの形成工程
図
【図８】本発明の一実施の形態によるバンプの形成工程
図
【図９】本発明の一実施の形態によるバンプの形成工程
図
【図１０】本発明の一実施の形態によるバンプの形成工
程図
【図１１】本発明の一実施の形態によるバンプの形成工
程図
【図１２】本発明の一実施の形態によるバンプの形成工
程図
【図１３】本発明の一実施の形態によるバンプの形成工
程図
【図１４】本発明の一実施の形態によるバンプの形成工
程図
【図１５】本発明の一実施の形態によるバンプの形成工
程図
【図１６】本発明の一実施の形態によるバンプの形成工
程におけるワイヤ切断時のキャピラリツールの部分拡大
断面図
【図１７】（ａ）従来のバンプ形成方法の説明図 （ｂ）従来のバンプ形成方法の説明図 （ｃ）従来のバンプ形成方法の説明図 （ｄ）従来のバンプ形成方法の説明図
【図１８】従来のバンプ形成方法の説明図
【符号の説明】
１０ チップ（ワーク） １１ ホーン １２ キャピラリツール １２ａ 中心孔 １３ ワイヤ １４ ボール（バンプ） １５ 揺動アーム ２０ カム ２１ スプリング ２２ モータ ２６ テンションクランパ ２７ クランプ部 ２８ カットクランパ ３５ 圧電素子 ３６ トーチ
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−296248（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−53221（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−171826（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−74779（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/60 H01L 21/60 301 H01L 21/60 311

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ワイヤを中心孔に挿通するキャピラリツー
    ルと、キャピラリツールを保持するホーンと、ホーンお
    よびキャピラリツールに上下動作を行わせる上下動機構
    と、キャピラリツールの上方に設けられたテンションク
    ランパと、このテンションクランパの上方に設けられた
    カットクランパと、キャピラリツールから下方へ導出す
    るワイヤの下端部にスパークによってボールを形成する
    トーチとを備え、前記テンションクランパがワイヤを上
    下方向へ摺動自在にクランプするクランプ部を有し、か
    つワイヤのテール出しのために前記テンションクランパ
    を前記ホーンとは別個に上下動させるための上下動手段
    を設けたことを特徴とするバンプ形成装置。
  2. 【請求項２】キャピラリツールの中心孔に挿通されて下
    方へ導出するワイヤの下端部にトーチを接近させてスパ
    ークによってボールを形成する工程と、キャピラリツー
    ルをワイヤに対して相対的に下降させることによりボー
    ルをワイヤから切断する工程と、キャピラリツールをさ
    らに下降させてボールをワークの電極に押し付けてボン
    ディングする工程と、を含むことを特徴とするバンプ形
    成方法。
  3. 【請求項３】キャピラリツールの中心孔に挿通されて下
    方へ導出するワイヤの下端部にトーチを接近させてスパ
    ークによってボールを形成する工程と、キャピラリツー
    ルを下降させることによりボールをワークの電極に接近
    させるとともに、ワイヤをカットクランパでクランプし
    てボールの直上でワイヤを切断するとともにボールをキ
    ャピラリツールの中心孔の下端部に嵌着して保持させる
    工程と、キャピラリツールをさらに下降させてボールを
    ワークの電極に押し付けてボンディングする工程と、キ
    ャピラリツールを上昇させるとともにワイヤの下端部を
    キャピラリツールの下端部から導出させてワイヤのテー
    ル出しを行う工程と、を含むことを特徴とするバンプ形
    成方法。
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