JP3346192B2 - バンプの形成方法 - Google Patents

バンプの形成方法

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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の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６および図７は、従来のバンプの形成方
法の説明図である。図６（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の下端部の間に電気的ス
パークを発生させることにより、ワイヤ２の下端部にボ
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をクランプする第２のクランパ、６は第２
のクランパ５の上方にあってワイヤ２にテンションを付
与する第１のクランパである。
【０００４】次に図６（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６
（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、第２のクランパ５でワイヤ２をしっかりクランプす
る。次に図６（ｄ）に示すようにワイヤ２をクランプし
たまま第２のクランパ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７は、図６（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、第２のクランパ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７ａ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と電極７ａの接合部がこの引張応力によってダメ
ージを受けやすいという問題点があった。図６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】また図７において、ワイヤ２は切断線ａで
切断されるので、ボール４を電極７ａにボンディングし
て形成されたバンプ４からはワイヤ２の切れはし２ａが
突出するが、この切れはし２ａの長さはばらつきやす
く、したがってワークの多数個の電極７ａ上に形成され
るバンプ４の高さがばらつきやすいという問題点があっ
た。
【０００７】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）と電極７ａの接合部がダメージを受け
ることがなく、さらにはバンプの高さを揃えることがで
きるバンプの形成方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】このために本発明は、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電気的スパークによ
ってボールを形成する工程と、ワイヤをクランパでクラ
ンプした状態で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、キ
ャピラリツールを上昇させるとともに横方向へ移動させ
た後、キャピラリツールを下降させることにより、キャ
ピラリツールの下面で電極にボンディングされたボール
から上方へ突出するワイヤの切れはしを押し潰す工程
と、からバンプの形成方法を構成した。
【０００９】
【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（バンプ）と電極との接
合部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。またキャピラリツールの下面で、バンプから
突出するワイヤの切れはしを押し潰すことにより、バン
プの高さを揃えることができる。
【００１０】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
プの形成装置の側面図、図２は同バンプの形成装置の部
分斜視図である。また図３および図４は同バンプの形成
工程図である。また図５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。
【００１１】まず、図１および図２を参照して、バンプ
の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５参照）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、ワイヤ
１３の送行路に設けられたエアテンション機構３７によ
って常に上向きの張力が軽く付与されている。ワイヤ１
３は図外のスプールより供給される。
【００１２】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。
【００１３】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は左右一対の第
１のクランパ２６を保持している。第１のクランパ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、第１のクランパ２６
は開閉するが、第１のクランパ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１３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。
【００１４】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および第１のクランパ２６を上下動させる
ための上下動手段となっている。このように第１のクラ
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２０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１
１と一体的に揺動し、第１のクランパ２６はキャピラリ
ツール１２と一体的に上下動する。
【００１５】図２において，第１のクランパ２６の上方
には、第２のクランパ２８が設けられている。第２のク
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。第２のクラ
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６に示すように、第１の
クランパ２６に相当するテンションクランパは第２のク
ランパ２８に相当する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の形成装置は、第１のク
ランパ２６は第２のクランパ２８の下方に設け、且つ第
１のクランパ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１
４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。
【００１６】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の下端部との間で電気的スパー
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。なお受台３３は、ＸＹテーブル（図示せず）上に
設けられており、チップ１０の電極１０ａをキャピラリ
ツール１２の直下に位置決めするように構成されてい
る。
【００１７】このバンプの形成装置は上記のように構成
されており、次に図３および図４を参照してバンプの形
成方法を説明する。なお以下に述べる工程中、ワイヤ１
３にはエアテンション機構３７により常に上向きの軽い
テンションが加えられている。まず図３（ａ）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、図３（ｂ）に示すようにトーチ３６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、トーチ３６とワイヤ１３の下端部の間に電気的
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（ａ），
（ｂ）に示す工程では、第１のクランパ２６は閉じてワ
イヤ１３をクランプし、また第２のクランパ２８は開い
ている。さらに、第１のクランパ２６はキャピラリツー
ル１２との距離がＬ１となる位置にある。
【００１８】次に第１のクランパ２６を開いてクランプ
状態を解除してワイヤ１３をフリー状態にし（図３
（ｃ））、次にモータ２２を駆動して揺動アーム１５を
下方へ揺動させてキャピラリツール１２と第１のクラン
パ２６をチップ１０へ向って下降させる。このとき図１
において圧電素子３５を駆動して第１のクランパ２６を
ピン２４を中心に時計方向へ揺動させ、キャピラリツー
ル１２との距離をＬ１からＬ２に広げる（図３
（ｄ））。この第１のクランパ２６の動作は、後の工程
でワイヤ１３の下端部をキャピラリツール１２の下端部
から下方へ導出させる動作のための準備動作である。次
にキャピラリツール１２が所定の高さまで下降してきた
ら第２のクランパ２８を閉じてワイヤ１３をクランプす
る（図３（ｅ））。図４（ａ）は、図３（ｅ）の状態す
なわちボール１４を中心孔１２ａに嵌着させた状態を拡
大して示している。すなわちキャピラリツール１２の下
降動作とエアテンション機構３７によるワイヤ１３の引
き上げによって、ボール１４はキャピラリツール１２の
中心孔１２ａに嵌着されるのである。
【００１９】次にキャピラリツール１２はさらに下降し
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（図３（ｆ））。図４（ｂ），（ｃ）
は、図３（ｆ）の動作すなわちボール１４を電極１０ａ
にボンディングする動作を拡大して示しており、図４
（ｂ）から図４（ｃ）へ移行する工程で、ボール４はキ
ャピラリツール１２の下面で押し潰されてボンディング
される。また上記動作において、ワイヤ１３は第２のク
ランパ２８によりしっかりクランプされているので、ワ
イヤ１３はホール１４のボンディングが完了する前にキ
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。勿論、この引きちぎりによる切断は、ワイ
ヤ１３を第２のクランパ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１４に対して相
対的に下降させればよい。１３ａは、ワイヤ１３が切断
された結果、ボール１４から突出するワイヤ１３の切れ
はしである。
【００２０】図５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３
（ｂ）に示す工程において、ワイヤ１３の下端部に電気
的スパークによりボール１４を形成したが、この電気的
スパーク時にはワイヤ１３の下端部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５
に示すボール１４の上方で切断されるものである。また
上述したように、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。
【００２１】以上のようにしてボール１４をチップ１０
の電極１０ａにボンディングしたならば、次にキャピラ
リツール１２と第１のクランパ２６は一体的に上昇する
（図３（ｇ））。図４（ｄ）は図３（ｇ）の状態を拡大
して示している。以上により、チップ１０の電極１０ａ
上にはバンプ（ボール）１４が形成される。
【００２２】次にキャピラリツール１２はわずかに横方
向へ水平移動する（図３（ｈ）の矢印Ａおよび図４
（ｅ）を参照）。これにより、キャピラリツール１２の
フラットな下面１２ｂをバンプ１４から上方へ突出する
ワイヤ１３の切れはし１３ａの上方に位置させる。
【００２３】次にキャピラリツール１２を下降させて、
その下面１２ｂで切れはし１３ａを押し潰す（図３
（ｉ）および図４（ｆ）を参照）。次に第１のクランパ
２６を閉じるとともに第２のクランパ２８を開き、キャ
ピラリツール１２を上昇させる（図３（ｊ），（ｋ）、
図４（ｇ））。次に第１のクランパ２６でワイヤ１３を
クランプしたまま、第１のクランパ２６を下降させてキ
ャピラリツール１２までの距離をＬ２からＬ１に縮める
ことにより（図３（ｌ）の矢印Ｂ）、ワイヤ１３の下端
部をキャピラリツール１２の下端部から次回のボール形
成に必要な長さだけ下方へ導出させる。以上により、図
３（ａ）に示す当初の状態に戻り、一連のバンプ形成動
作は終了する。
【００２４】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１
０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
３（ｌ）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。
【００２５】
【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。またボールを電極にボン
ディングした後、キャピラリツールの下面でボールから
突出するワイヤの切れはしを押し潰すことにより、バン
プの高さをきれいに揃えることができる。さらにキャピ
ラリツールの下面でワイヤの切れはしを押し潰すことに
より押し潰しのための装置を別に準備しなくてもよい。
【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の形成装置
の側面図
【図２】本発明の一実施の形態によるバンプの形成装置
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
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６】従来のバンプの形成方法の説明図
【図７】従来のバンプの形成方法の説明図
【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 キャピラリツールの中心孔 １２ｂ キャピラリツールの下面 １３ ワイヤ １３ａ ワイヤの切れはし 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 第１のクランパ ２７ クランプ部 ２８ 第２のクランパ ３５ 圧電素子 ３６ トーチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/60 H01L 21/92

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】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電気
    的スパークによってボールを形成する工程と、ワイヤを
    クランパでクランプした状態で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、キャピラリツールを上昇させるとともに横
    方向へ移動させた後、キャピラリツールを下降させるこ
    とにより、キャピラリツールの下面で電極にボンディン
    グされたボールから上方へ突出するワイヤの切れはしを
    押し潰す工程と、を含むことを特徴とするバンプの形成
    方法。
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