JP3383727B2 - 半導体素子のバンプ形成方法 - Google Patents
半導体素子のバンプ形成方法Info
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- H01L2224/11—Manufacturing methods
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子のバンプ形
成方法に関し、特に、金属ワイヤの先端に形成した金属
ボールを半導体素子の電極に接合してバンプを形成する
半導体素子のバンプ形成方法に関するものである。
成方法に関し、特に、金属ワイヤの先端に形成した金属
ボールを半導体素子の電極に接合してバンプを形成する
半導体素子のバンプ形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子のバンプ形成方法の従来例を
図１３〜図３２に基づいて説明する。
図１３〜図３２に基づいて説明する。
【０００３】図１３は、従来例において金属ワイヤ１の
先端に金属ボール３を形成した状態を示す。
先端に金属ボール３を形成した状態を示す。
【０００４】図１４〜図１６と図１７、図１８とは、従
来例においてバンプを形成する方法の第１、第２例を示
す。
来例においてバンプを形成する方法の第１、第２例を示
す。
【０００５】従来例の第１例においては、金、銅、アル
ミニウム、半田等で製作された金属ワイヤ１を、図１４
に示すように、クランパ６で挟んでセラミックスやルビ
ーで作られたキャピラリー４に通し、通した金属ワイヤ
１の先端と電極５との間で放電し、図１５に示すよう
に、金属ボール３を形成する。
ミニウム、半田等で製作された金属ワイヤ１を、図１４
に示すように、クランパ６で挟んでセラミックスやルビ
ーで作られたキャピラリー４に通し、通した金属ワイヤ
１の先端と電極５との間で放電し、図１５に示すよう
に、金属ボール３を形成する。
【０００６】図１６において、予熱されている半導体素
子９の電極７の上に前記金属ボール３を押圧し、超音波
振動を加え、温度、圧力、超音波振動の作用によって、
前記金属ボール３を前記電極７に接合する。８は、半導
体素子のアクティブ面を保護するパシベーション膜であ
る。
子９の電極７の上に前記金属ボール３を押圧し、超音波
振動を加え、温度、圧力、超音波振動の作用によって、
前記金属ボール３を前記電極７に接合する。８は、半導
体素子のアクティブ面を保護するパシベーション膜であ
る。
【０００７】図１７において、クランパ６で金属ワイヤ
１を挟んで上昇させ、図１８に示すように、金属ワイヤ
１を引きちぎってバンプ１０を形成する。
１を挟んで上昇させ、図１８に示すように、金属ワイヤ
１を引きちぎってバンプ１０を形成する。
【０００８】図１４〜図１６と図１９〜図２２とは、従
来例においてバンプを形成する第２例を示す。
来例においてバンプを形成する第２例を示す。
【０００９】図１４〜図１６は上記の第１例と同様なの
で説明を省略する。
で説明を省略する。
【００１０】図１９において、キャピラリー４を上昇さ
せ、図２０に示すように横にずらせて下降させ、図２１
に示すように、金属ワイヤ１を金属ボール３上に接触さ
せ、温度、圧力、或いは、温度、圧力、超音波振動の作
用によって金属ワイヤ１を金属ボール３に接合し、図２
２に示すように、クランパ６で金属ワイヤ１を挟んで上
昇し、金属ワイヤ１を引きちぎって２段突起形状バンプ
１０ａを形成する。
せ、図２０に示すように横にずらせて下降させ、図２１
に示すように、金属ワイヤ１を金属ボール３上に接触さ
せ、温度、圧力、或いは、温度、圧力、超音波振動の作
用によって金属ワイヤ１を金属ボール３に接合し、図２
２に示すように、クランパ６で金属ワイヤ１を挟んで上
昇し、金属ワイヤ１を引きちぎって２段突起形状バンプ
１０ａを形成する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来例
の構成では、放電により金属ワイヤ１に金属ボール３を
形成する際に、図２３に示すように、金属ボール３の直
上のＢ部の金属ワイヤ１の結晶粒子が熱の影響を受けて
粗大化し、熱の影響を受けないＡ側と比較して、破断荷
重が約１／２に低下する。
の構成では、放電により金属ワイヤ１に金属ボール３を
形成する際に、図２３に示すように、金属ボール３の直
上のＢ部の金属ワイヤ１の結晶粒子が熱の影響を受けて
粗大化し、熱の影響を受けないＡ側と比較して、破断荷
重が約１／２に低下する。
【００１２】従って、図２４に示すように、金属ボール
３を半導体素子９の電極７に接合し、金属ワイヤ１を上
昇させて金属ワイヤ１を引きちぎってバンプ１０を形成
する際に、前記のように熱の影響を受けて破断荷重が約
１／２に低下したＢ部分の中で最も弱い部分が切れるの
で、どの部分が破断するかをコントロールすることがで
きず、その高さＨに大きなバラツキが発生する。
３を半導体素子９の電極７に接合し、金属ワイヤ１を上
昇させて金属ワイヤ１を引きちぎってバンプ１０を形成
する際に、前記のように熱の影響を受けて破断荷重が約
１／２に低下したＢ部分の中で最も弱い部分が切れるの
で、どの部分が破断するかをコントロールすることがで
きず、その高さＨに大きなバラツキが発生する。
【００１３】そして、図２５に示すように、治具１１を
使用し、図２６に示すようにバンプ１０の高さを揃える
と、バンプ１０の頭頂部１８の面積にバラツキが発生す
る。
使用し、図２６に示すようにバンプ１０の高さを揃える
と、バンプ１０の頭頂部１８の面積にバラツキが発生す
る。
【００１４】図２７に示すように、バンプ１０の頭頂部
１８の面積にバラツキが発生した状態で、転写法によっ
て、導電ペースト膜１２をバンプ１０に転写すると、図
２８に示すように、転写導電ペースト１３の量にバラツ
キが発生する。
１８の面積にバラツキが発生した状態で、転写法によっ
て、導電ペースト膜１２をバンプ１０に転写すると、図
２８に示すように、転写導電ペースト１３の量にバラツ
キが発生する。
【００１５】この状態で、図２９に示すように、バンプ
１０を回路基板１５の基板電極１６に接合する場合、転
写導電ペースト１３が多過ぎると電極１６の間で短絡１
４が発生し、少な過ぎると接合力が不足するという問題
点がある。
１０を回路基板１５の基板電極１６に接合する場合、転
写導電ペースト１３が多過ぎると電極１６の間で短絡１
４が発生し、少な過ぎると接合力が不足するという問題
点がある。
【００１６】又、図１９〜図２２に示す２段突起バンプ
を形成する場合、図３０に示すように、金属ワイヤ１と
金属ボール３とが接合する部分Ｃの長さに対して、前記
のように熱の影響を受けて破断荷重が約１／２に低下す
るＢ部分の長さが長くなると、金属ワイヤ１を引きちぎ
りたい部分Ｄの破断荷重と、前記Ｂ部分の破断荷重とが
等しくなり、どの部分を破断するかをコントロールする
ことができず、図３１に示す正常な形状の２段突起形状
バンプ１０ａに対して、図３２に示すように、余分な金
属ワイヤ１が残った２段突起形状バンプ１０ａが形成さ
れ、２段突起の形状が不揃いになる。この不良２段突起
形状バンプ１０ａに、次工程で導電性ペーストの転写を
行うと、導電性ペーストの転写量が多くなり過ぎ、回路
基板に実装する際に、前述と同様に、電極間が短絡する
という問題点がある。
を形成する場合、図３０に示すように、金属ワイヤ１と
金属ボール３とが接合する部分Ｃの長さに対して、前記
のように熱の影響を受けて破断荷重が約１／２に低下す
るＢ部分の長さが長くなると、金属ワイヤ１を引きちぎ
りたい部分Ｄの破断荷重と、前記Ｂ部分の破断荷重とが
等しくなり、どの部分を破断するかをコントロールする
ことができず、図３１に示す正常な形状の２段突起形状
バンプ１０ａに対して、図３２に示すように、余分な金
属ワイヤ１が残った２段突起形状バンプ１０ａが形成さ
れ、２段突起の形状が不揃いになる。この不良２段突起
形状バンプ１０ａに、次工程で導電性ペーストの転写を
行うと、導電性ペーストの転写量が多くなり過ぎ、回路
基板に実装する際に、前述と同様に、電極間が短絡する
という問題点がある。
【００１７】本発明は、上記の問題点を解決し、高さや
形状にバラツキが無いバンプを形成する半導体素子のバ
ンプ形成方法の提供を課題とする。
形状にバラツキが無いバンプを形成する半導体素子のバ
ンプ形成方法の提供を課題とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本願第１発明の半導体素
子のバンプ形成方法は、上記の課題を解決するために、
クランパとキャピラリーとを通した金属ワイヤの先端と
電極間に電圧を印加し、前記キャピラリー先端から出て
いる部分の金属ワイヤを溶融させる必要最小限エネルギ
を超過する放電エネルギにより前記金属ワイヤの先端部
を溶融することによって、前記金属ワイヤの先端に金属
ボールを形成すると共に前記金属ボールの直上部の金属
ワイヤにくびれ部を形成し、前記金属ボールを半導体素
子の電極上に位置決めし、熱圧着もしくは超音波併用熱
圧着により前記金属ボールを前記電極に接合し、前記金
属ワイヤを前記クランパで挟んで上昇させ前記金属ボー
ルを前記電極に接合した状態で残すように前記金属ワイ
ヤを引きちぎって前記金属ボールによるバンプを前記電
極上に形成することを特徴とする。
子のバンプ形成方法は、上記の課題を解決するために、
クランパとキャピラリーとを通した金属ワイヤの先端と
電極間に電圧を印加し、前記キャピラリー先端から出て
いる部分の金属ワイヤを溶融させる必要最小限エネルギ
を超過する放電エネルギにより前記金属ワイヤの先端部
を溶融することによって、前記金属ワイヤの先端に金属
ボールを形成すると共に前記金属ボールの直上部の金属
ワイヤにくびれ部を形成し、前記金属ボールを半導体素
子の電極上に位置決めし、熱圧着もしくは超音波併用熱
圧着により前記金属ボールを前記電極に接合し、前記金
属ワイヤを前記クランパで挟んで上昇させ前記金属ボー
ルを前記電極に接合した状態で残すように前記金属ワイ
ヤを引きちぎって前記金属ボールによるバンプを前記電
極上に形成することを特徴とする。
【００１９】本願第２発明の半導体素子のバンプ形成方
法は、上記の課題を解決するために、クランパとキャピ
ラリーとを通した金属ワイヤの先端と電極間に電圧を印
加し、前記キャピラリー先端から出ている部分の金属ワ
イヤを溶融させる必要最小限エネルギを超過する放電エ
ネルギにより前記金属ワイヤの先端部を溶融することに
よって、前記金属ワイヤの先端に金属ボールを形成する
と共に前記金属ボールの直上部の金属ワイヤにくびれ部
を形成し、前記金属ボールを半導体素子の電極上に位置
決めし、熱圧着もしくは超音波併用熱圧着により前記金
属ボールを前記電極に接合し、前記キャピラリーを上昇
させ、横にずらして下降させ、熱圧着もしくは超音波併
用熱圧着により前記金属ワイヤを前記電極に接合した金
属ボール上に接合し、前記金属ワイヤを前記クランパで
挟んで上昇させ、前記金属ボールを前記電極に接合した
状態で残すように前記金属ワイヤを引きちぎって前記金
属ボールによる２段突起形状バンプを前記電極上に形成
することを特徴とする。
法は、上記の課題を解決するために、クランパとキャピ
ラリーとを通した金属ワイヤの先端と電極間に電圧を印
加し、前記キャピラリー先端から出ている部分の金属ワ
イヤを溶融させる必要最小限エネルギを超過する放電エ
ネルギにより前記金属ワイヤの先端部を溶融することに
よって、前記金属ワイヤの先端に金属ボールを形成する
と共に前記金属ボールの直上部の金属ワイヤにくびれ部
を形成し、前記金属ボールを半導体素子の電極上に位置
決めし、熱圧着もしくは超音波併用熱圧着により前記金
属ボールを前記電極に接合し、前記キャピラリーを上昇
させ、横にずらして下降させ、熱圧着もしくは超音波併
用熱圧着により前記金属ワイヤを前記電極に接合した金
属ボール上に接合し、前記金属ワイヤを前記クランパで
挟んで上昇させ、前記金属ボールを前記電極に接合した
状態で残すように前記金属ワイヤを引きちぎって前記金
属ボールによる２段突起形状バンプを前記電極上に形成
することを特徴とする。
【００２０】
【００２１】
【００２２】
【００２３】
【００２４】
【作用】本発明の半導体素子のバンプ形成方法は、金属
ワイヤを引きちぎる以前の工程で、前記金属ワイヤの引
きちぎられるべき位置にくびれ部を形成することに特徴
がある。このようにすると、くびれさせるべきくびれの
程度は、金属ワイヤの材質によって異なるが、僅かのく
びれを与えれば、前記くびれ部で前記金属ワイヤが必ず
破断するようになる。
ワイヤを引きちぎる以前の工程で、前記金属ワイヤの引
きちぎられるべき位置にくびれ部を形成することに特徴
がある。このようにすると、くびれさせるべきくびれの
程度は、金属ワイヤの材質によって異なるが、僅かのく
びれを与えれば、前記くびれ部で前記金属ワイヤが必ず
破断するようになる。
【００２５】その理由は下記のとおりである。即ち、く
びれ部は、断面積が小さくなるが、加工硬化があるの
で、くびれ部を形成してもその部分の破断荷重の低下率
は断面積の減少率よりも小さく金属ワイヤの繰り出し、
金属ボールの形成、バンプの形成に支障が無い。そし
て、バンプ形成後に金属ワイヤを引きちぎる場合に、く
びれ部が金属ボールの直上にくるようにしておけば、金
属ボール形成時の熱によって前記金属ボールの直上にあ
るくびれ部が軟化し強度が低下するので、断面積の減少
との相乗効果によって前記くびれ部の破断荷重が低下
し、金属ワイヤは必ず前記金属ボールの直上にあるくび
れ部で切断する。
びれ部は、断面積が小さくなるが、加工硬化があるの
で、くびれ部を形成してもその部分の破断荷重の低下率
は断面積の減少率よりも小さく金属ワイヤの繰り出し、
金属ボールの形成、バンプの形成に支障が無い。そし
て、バンプ形成後に金属ワイヤを引きちぎる場合に、く
びれ部が金属ボールの直上にくるようにしておけば、金
属ボール形成時の熱によって前記金属ボールの直上にあ
るくびれ部が軟化し強度が低下するので、断面積の減少
との相乗効果によって前記くびれ部の破断荷重が低下
し、金属ワイヤは必ず前記金属ボールの直上にあるくび
れ部で切断する。
【００２６】
【００２７】そして、本願第１発明の半導体素子のバン
プ形成方法では、金属ボールを半導体素子の電極上に接
合後、前記金属ワイヤをクランパで挟んで上昇させ前記
金属ボールを前記電極に接合した状態で残すように前記
金属ワイヤを引きちぎって前記金属ボールによるバンプ
を前記電極上に形成すると、金属ワイヤは、必ず、金属
ボールの直上に設けられたくびれ部で切断し、高さが均
一なバンプが形成される。これに伴って、次工程で各バ
ンプに転写される導電性ペーストの転写量が均一にな
り、半導体素子の回路基板への実装の信頼性が向上す
る。
プ形成方法では、金属ボールを半導体素子の電極上に接
合後、前記金属ワイヤをクランパで挟んで上昇させ前記
金属ボールを前記電極に接合した状態で残すように前記
金属ワイヤを引きちぎって前記金属ボールによるバンプ
を前記電極上に形成すると、金属ワイヤは、必ず、金属
ボールの直上に設けられたくびれ部で切断し、高さが均
一なバンプが形成される。これに伴って、次工程で各バ
ンプに転写される導電性ペーストの転写量が均一にな
り、半導体素子の回路基板への実装の信頼性が向上す
る。
【００２８】又、本願第２発明の半導体素子のバンプ形
成方法では、金属ボールを半導体素子の電極上に接合
後、キャピラリーを上昇させ、横にずらして下降させ、
熱圧着もしくは超音波併用熱圧着により前記金属ワイヤ
を前記電極に接合した金属ボール上に接合し、前記金属
ワイヤをクランパで挟んで上昇させ、前記金属ボールを
前記電極に接合した状態で残すように前記金属ワイヤを
引きちぎって前記金属ボールによる２段突起形状バンプ
を前記電極上に形成すると、金属ワイヤは、必ず、前記
金属ボールとの接合部の直上に設けられたくびれ部で切
断し、２段突起形状が均一な２段突起形状バンプが形成
される。これに伴って、次工程で各２段突起形状バンプ
に転写される導電性ペーストの転写量が均一になり、半
導体素子の回路基板への実装の信頼性が向上する。
成方法では、金属ボールを半導体素子の電極上に接合
後、キャピラリーを上昇させ、横にずらして下降させ、
熱圧着もしくは超音波併用熱圧着により前記金属ワイヤ
を前記電極に接合した金属ボール上に接合し、前記金属
ワイヤをクランパで挟んで上昇させ、前記金属ボールを
前記電極に接合した状態で残すように前記金属ワイヤを
引きちぎって前記金属ボールによる２段突起形状バンプ
を前記電極上に形成すると、金属ワイヤは、必ず、前記
金属ボールとの接合部の直上に設けられたくびれ部で切
断し、２段突起形状が均一な２段突起形状バンプが形成
される。これに伴って、次工程で各２段突起形状バンプ
に転写される導電性ペーストの転写量が均一になり、半
導体素子の回路基板への実装の信頼性が向上する。
【００２９】
【実施例】本発明の半導体素子のバンプ形成方法の実施
例を図１〜図１２に基づいて説明する。
例を図１〜図１２に基づいて説明する。
【００３０】本実施例は、図１に示すように、金、銅、
アルミニウム、半田等で製作された金属ワイヤ１の先端
に金属ボール３を形成すると共に、前記金属ボール３の
直上部分の前記金属ワイヤ１にくびれ部２を形成し、温
度と圧力、或いは、温度と圧力と超音波振動とで前記金
属ボール３を回路基板の電極部上にバンプとして接合し
た後に、前記金属ワイヤ１を前記くびれ部２で引きちぎ
ることを特徴とする。
アルミニウム、半田等で製作された金属ワイヤ１の先端
に金属ボール３を形成すると共に、前記金属ボール３の
直上部分の前記金属ワイヤ１にくびれ部２を形成し、温
度と圧力、或いは、温度と圧力と超音波振動とで前記金
属ボール３を回路基板の電極部上にバンプとして接合し
た後に、前記金属ワイヤ１を前記くびれ部２で引きちぎ
ることを特徴とする。
【００３１】この場合、前記くびれ部２のくびれの程度
は、金属ワイヤ１の材質によって異なるが、僅かのくび
れで効果が得られる。その理由は、くびれ部２は、断面
積が小さくなるが、加工硬化があるので、くびれ部２を
形成してもその部分の破断荷重の低下率は断面積の減少
率よりも小さく、金属ワイヤ１の繰り出し、金属ボール
３の形成、バンプの形成に支障が無い。そして、バンプ
形成後に金属ワイヤ１を引きちぎる場合に、くびれ部２
が金属ボール３の直上にくるようにしておけば、金属ボ
ール形成時の熱によって前記金属ボール３の直上にある
くびれ部２の部分が軟化して強度が低下するので、断面
積の減少との相乗効果によって前記くびれ部２の破断荷
重が低下し、金属ワイヤ１は必ず前記金属ボール３の直
上にあるくびれ部２で切断する。
は、金属ワイヤ１の材質によって異なるが、僅かのくび
れで効果が得られる。その理由は、くびれ部２は、断面
積が小さくなるが、加工硬化があるので、くびれ部２を
形成してもその部分の破断荷重の低下率は断面積の減少
率よりも小さく、金属ワイヤ１の繰り出し、金属ボール
３の形成、バンプの形成に支障が無い。そして、バンプ
形成後に金属ワイヤ１を引きちぎる場合に、くびれ部２
が金属ボール３の直上にくるようにしておけば、金属ボ
ール形成時の熱によって前記金属ボール３の直上にある
くびれ部２の部分が軟化して強度が低下するので、断面
積の減少との相乗効果によって前記くびれ部２の破断荷
重が低下し、金属ワイヤ１は必ず前記金属ボール３の直
上にあるくびれ部２で切断する。
【００３２】そして、この方法は、従来から行われてい
るどのバンプ形成方法にも適用できる。
るどのバンプ形成方法にも適用できる。
【００３３】例えば、図２に示すように、金、銅、アル
ミニウム、半田等で製作された金属ワイヤ１を、クラン
パ６で挟んでセラミックスやルビーで作られたキャピラ
リー４に通し、前記キャピラリー４を通した金属ワイヤ
１の先端に金属ボール３を形成し、後述の各例で示す方
法で、前記金属ボール３の直上部分の前記金属ワイヤ１
にくびれ部２を形成し、前記金属ボール３を回路基板の
電極部上にバンプとして接合した後に、前記金属ワイヤ
１をクランパ６で挟んで上昇させ、前記金属ワイヤ１を
前記くびれ部２で切断させる。このようにすると、形成
されたバンプ１０の高さＨを等しくすることができる。
ミニウム、半田等で製作された金属ワイヤ１を、クラン
パ６で挟んでセラミックスやルビーで作られたキャピラ
リー４に通し、前記キャピラリー４を通した金属ワイヤ
１の先端に金属ボール３を形成し、後述の各例で示す方
法で、前記金属ボール３の直上部分の前記金属ワイヤ１
にくびれ部２を形成し、前記金属ボール３を回路基板の
電極部上にバンプとして接合した後に、前記金属ワイヤ
１をクランパ６で挟んで上昇させ、前記金属ワイヤ１を
前記くびれ部２で切断させる。このようにすると、形成
されたバンプ１０の高さＨを等しくすることができる。
【００３４】又、図３に示すように、２段突起形状バン
プ１０ａを形成する場合にも、前記金属ワイヤ１のくび
れ部２が、前記金属ボール３と前記金属ワイヤ１との接
合が終わる境目Ｅにくるようにするので、前記金属ワイ
ヤ１は必ず前記境目Ｅで切断し図３１に示す正常な形状
の２段突起形状バンプ１０ａが得られ、図３２に示す金
属ワイヤ１が残った不良２段突起形状バンプ１０ａの発
生が無くなる。
プ１０ａを形成する場合にも、前記金属ワイヤ１のくび
れ部２が、前記金属ボール３と前記金属ワイヤ１との接
合が終わる境目Ｅにくるようにするので、前記金属ワイ
ヤ１は必ず前記境目Ｅで切断し図３１に示す正常な形状
の２段突起形状バンプ１０ａが得られ、図３２に示す金
属ワイヤ１が残った不良２段突起形状バンプ１０ａの発
生が無くなる。
【００３５】以下に、前記の金属ワイヤ１のくびれ部２
を形成する方法を図４〜図１２に基づいて説明する。
を形成する方法を図４〜図１２に基づいて説明する。
【００３６】くびれ部２を形成する第１例を図４〜図６
に基づいて説明する。
に基づいて説明する。
【００３７】本例は、図４に示すように、金属ワイヤ１
に所定ピッチＬを隔ててくびれ部２を予め形成してお
き、図５に示すように、前記くびれ部２が形成された金
属ワイヤ１の先端に金属ボール３を形成する。これらを
実施する方法は、図６に示すように、金属ワイヤ１を挟
むクランパにくびれ部２を形成する突起部６ｂを設けた
クランパ６ａを使用してくびれ部２を形成する。前記く
びれ部２のくびれの程度は、金属ワイヤ１の材質によっ
て異なるが、僅かのくびれで効果が得られる。その理由
は、くびれ部２は、断面積が小さくなるが、加工硬化が
あるので破断荷重の低下率は断面積の減少率よりも小さ
く、金属ワイヤ１の繰り出し、金属ボール３の形成、バ
ンプの形成に支障が無い。そして、バンプ形成後に金属
ワイヤ１を引きちぎる場合には、前記所定ピッチＬの長
さを調整して、くびれ部２が金属ボール３の直上にくる
ようにすれば、金属ボール形成時の熱によって前記くび
れ部２の部分が軟化して強度が低下し、断面積の減少と
の相乗効果によって前記くびれ部２の破断荷重が低下
し、金属ワイヤ１は必ず前記金属ボール３の直上にある
くびれ部２で切断する。
に所定ピッチＬを隔ててくびれ部２を予め形成してお
き、図５に示すように、前記くびれ部２が形成された金
属ワイヤ１の先端に金属ボール３を形成する。これらを
実施する方法は、図６に示すように、金属ワイヤ１を挟
むクランパにくびれ部２を形成する突起部６ｂを設けた
クランパ６ａを使用してくびれ部２を形成する。前記く
びれ部２のくびれの程度は、金属ワイヤ１の材質によっ
て異なるが、僅かのくびれで効果が得られる。その理由
は、くびれ部２は、断面積が小さくなるが、加工硬化が
あるので破断荷重の低下率は断面積の減少率よりも小さ
く、金属ワイヤ１の繰り出し、金属ボール３の形成、バ
ンプの形成に支障が無い。そして、バンプ形成後に金属
ワイヤ１を引きちぎる場合には、前記所定ピッチＬの長
さを調整して、くびれ部２が金属ボール３の直上にくる
ようにすれば、金属ボール形成時の熱によって前記くび
れ部２の部分が軟化して強度が低下し、断面積の減少と
の相乗効果によって前記くびれ部２の破断荷重が低下
し、金属ワイヤ１は必ず前記金属ボール３の直上にある
くびれ部２で切断する。
【００３８】くびれ部２を形成する第２例を図７に基づ
いて説明する。
いて説明する。
【００３９】本例は、図７に示すように、キャピラリ４
に通された金属ワイヤ１の先端と電極５との間の放電に
より金属ボール３を形成した後に、治具１７で挟んで、
くびれ部２を形成する。
に通された金属ワイヤ１の先端と電極５との間の放電に
より金属ボール３を形成した後に、治具１７で挟んで、
くびれ部２を形成する。
【００４０】くびれ部２を形成する第３例を図８、図９
に基づいて説明する。
に基づいて説明する。
【００４１】本例は、図８に示すように、金属ボール３
を余熱されている半導体素子９の電極７上に押圧し、温
度と圧力とにより、或いは、温度と圧力と超音波振動と
により前記金属ボール３を電極７に接合し、図９に示す
ように、キャピラリー４を上昇させ、治具１７で挟ん
で、くびれ部２を形成する。
を余熱されている半導体素子９の電極７上に押圧し、温
度と圧力とにより、或いは、温度と圧力と超音波振動と
により前記金属ボール３を電極７に接合し、図９に示す
ように、キャピラリー４を上昇させ、治具１７で挟ん
で、くびれ部２を形成する。
【００４２】くびれ部２を形成する第４例を図１０〜図
１２に基づいて説明する。
１２に基づいて説明する。
【００４３】本例は、図１０に示すように、キャピラリ
４に通された金属ワイヤ１の先端と電極５との間の放電
により金属ボール３を形成する場合、金属ワイヤ１の先
端に与えられるエネルギ量は、 （エネルギ量）＝（電流値）×（電圧値）×（放電時間） になる。この場合、電圧値は電極５の先端と金属ワイヤ
１の先端との距離Ｍで決まるので、常に一定と考えて良
い。従って、与えられるエネルギ量、言い換えると、形
成される金属ボール３のボール径は放電時間で決まる。
４に通された金属ワイヤ１の先端と電極５との間の放電
により金属ボール３を形成する場合、金属ワイヤ１の先
端に与えられるエネルギ量は、 （エネルギ量）＝（電流値）×（電圧値）×（放電時間） になる。この場合、電圧値は電極５の先端と金属ワイヤ
１の先端との距離Ｍで決まるので、常に一定と考えて良
い。従って、与えられるエネルギ量、言い換えると、形
成される金属ボール３のボール径は放電時間で決まる。
【００４４】一方、形成される金属ボール３のボール径
はキャピラリー４の先端から出ている金属ワイヤ１の長
さＮで決まる。例えば、直径２５μｍの金属ワイヤ１を
使用し、長さＮが３００μｍの場合に形成されるボール
径の最大径Ｒは、 ４／３・π・（Ｒ／２）3 ＝（２５／２）2 ・３００ により計算すると、Ｒ＝６５μｍになる。
はキャピラリー４の先端から出ている金属ワイヤ１の長
さＮで決まる。例えば、直径２５μｍの金属ワイヤ１を
使用し、長さＮが３００μｍの場合に形成されるボール
径の最大径Ｒは、 ４／３・π・（Ｒ／２）3 ＝（２５／２）2 ・３００ により計算すると、Ｒ＝６５μｍになる。
【００４５】図１１は、キャピラリー４の先端から出て
いる金属ワイヤ１の長さＮが一定の場合、形成される金
属ボールの最大径Ｒは前記Ｎの値で決まる一定の所定値
になり、その後は、いくらエネルギを与えても大きくな
らないことを示している。
いる金属ワイヤ１の長さＮが一定の場合、形成される金
属ボールの最大径Ｒは前記Ｎの値で決まる一定の所定値
になり、その後は、いくらエネルギを与えても大きくな
らないことを示している。
【００４６】そして、電流値が４０ｍＡの場合、図１１
のは、金属ワイヤ１の先端に、長さＮによって決まる
最大径Ｒの金属ボール３を得る必要最小限のエネルギが
与えられた放電時間に相当し、図１２のに示すよう
に、形成された金属ボール３の直上部にくびれが無いも
のになる。
のは、金属ワイヤ１の先端に、長さＮによって決まる
最大径Ｒの金属ボール３を得る必要最小限のエネルギが
与えられた放電時間に相当し、図１２のに示すよう
に、形成された金属ボール３の直上部にくびれが無いも
のになる。
【００４７】又、電極５の先端と金属ワイヤ１の先端と
の距離＝１０５０μｍ、キャピラリー４の先端から出て
いる金属ワイヤ１の長さＮ＝４００μｍの場合、放電時
間１．０ｍｓが図１１、１２図のに対応し、Ｒ＝６７
μｍになる。そして、放電時間が０．１ｍｓ以下の範囲
では、形成される金属ボール３は全て金属ボール３の直
上にくびれが存在しないものになる。従来技術におい
て、放電で金属ボール３を形成する方法では、与えてい
るエネルギ量はこの範囲に収まっている。
の距離＝１０５０μｍ、キャピラリー４の先端から出て
いる金属ワイヤ１の長さＮ＝４００μｍの場合、放電時
間１．０ｍｓが図１１、１２図のに対応し、Ｒ＝６７
μｍになる。そして、放電時間が０．１ｍｓ以下の範囲
では、形成される金属ボール３は全て金属ボール３の直
上にくびれが存在しないものになる。従来技術におい
て、放電で金属ボール３を形成する方法では、与えてい
るエネルギ量はこの範囲に収まっている。
【００４８】図１１、図１２のの場合には、与えるエ
ネルギ量は、キャピラリー４の先端から出ている金属ワ
イヤ１の長さＮで決まる最大径Ｒを得るためのエネルギ
量以上になっている。従って、この場合に形成されるボ
ールの形状は、金属ボール３の直上の金属ワイヤ１にく
びれ部２が発生したものになる。本例では放電時間３．
０ｍｓの時点である。
ネルギ量は、キャピラリー４の先端から出ている金属ワ
イヤ１の長さＮで決まる最大径Ｒを得るためのエネルギ
量以上になっている。従って、この場合に形成されるボ
ールの形状は、金属ボール３の直上の金属ワイヤ１にく
びれ部２が発生したものになる。本例では放電時間３．
０ｍｓの時点である。
【００４９】更に与えるエネルギ量を増加した、図１
１、図１２のの場合には、くびれ部２のくびれの長さ
が長くなる。
１、図１２のの場合には、くびれ部２のくびれの長さ
が長くなる。
【００５０】又、電流を４０ｍＡから５０ｍＡに変えて
も、最大径Ｒに到達する放電時間が短くなるだけで、到
達する最大径Ｒに変化は無い。
も、最大径Ｒに到達する放電時間が短くなるだけで、到
達する最大径Ｒに変化は無い。
【００５１】上記のように、金属ボール３を形成する際
に金属ワイヤ１の先端に与えるエネルギ量を、金属ワイ
ヤ１の長さＮで決まる金属ボールの最大径Ｒを得るため
のエネルギ量以上にすることにより、金属ボール３の直
上の金属ワイヤ１にくびれ部２を形成することができ
る。
に金属ワイヤ１の先端に与えるエネルギ量を、金属ワイ
ヤ１の長さＮで決まる金属ボールの最大径Ｒを得るため
のエネルギ量以上にすることにより、金属ボール３の直
上の金属ワイヤ１にくびれ部２を形成することができ
る。
【００５２】
【発明の効果】本発明の半導体素子のバンプ形成方法に
よると、半導体素子の電極上にバンプを形成する金属ワ
イヤの金属ボールの直上の金属ワイヤにくびれ部を形成
することにより、前記金属ボールを回路基板の電極上に
接合してバンプを形成する際に、前記金属ワイヤが必ず
前記くびれ部で切断するので、高さや形状が均一なバン
プを形成できるという効果を奏する。
よると、半導体素子の電極上にバンプを形成する金属ワ
イヤの金属ボールの直上の金属ワイヤにくびれ部を形成
することにより、前記金属ボールを回路基板の電極上に
接合してバンプを形成する際に、前記金属ワイヤが必ず
前記くびれ部で切断するので、高さや形状が均一なバン
プを形成できるという効果を奏する。
【００５３】又、上記の効果に伴って、転写法によりバ
ンプ上に導電性ペーストを転写する際に、各バンプに転
写される導電性ペーストの転写量のバラツキが小さくな
り、半導体素子を回路基板に実装する場合の接合の信頼
性が向上するという効果を奏する。
ンプ上に導電性ペーストを転写する際に、各バンプに転
写される導電性ペーストの転写量のバラツキが小さくな
り、半導体素子を回路基板に実装する場合の接合の信頼
性が向上するという効果を奏する。
【図１】本発明の半導体素子のバンプ形成方法において
金属ワイヤの先端に形成した金属ボールの直上に設ける
くびれ部を示す正面図である。
金属ワイヤの先端に形成した金属ボールの直上に設ける
くびれ部を示す正面図である。
【図２】本発明の半導体素子のバンプ形成方法により形
成されるバンプの第１例を示す正面図である。
成されるバンプの第１例を示す正面図である。
【図３】本発明の半導体素子のバンプ形成方法により形
成されるバンプの第２例を示す側面図である。
成されるバンプの第２例を示す側面図である。
【図４】本発明の半導体素子のバンプ形成方法により形
成されるくびれ部の形成方法の第１例を示す図である。
成されるくびれ部の形成方法の第１例を示す図である。
【図５】本発明の半導体素子のバンプ形成方法により形
成されるくびれ部の形成方法の第１例を示す図である。
成されるくびれ部の形成方法の第１例を示す図である。
【図６】本発明の半導体素子のバンプ形成方法により形
成されるくびれ部の形成方法の第２例を示す図である。
成されるくびれ部の形成方法の第２例を示す図である。
【図７】本発明の半導体素子のバンプ形成方法により形
成されるくびれ部の形成方法の第３例を示す図である。
成されるくびれ部の形成方法の第３例を示す図である。
【図８】本発明の半導体素子のバンプ形成方法により形
成されるくびれ部の形成方法の第４例を示す図である。
成されるくびれ部の形成方法の第４例を示す図である。
【図９】本発明の半導体素子のバンプ形成方法により形
成されるくびれ部の形成方法の第４例を示す図である。
成されるくびれ部の形成方法の第４例を示す図である。
【図１０】本発明の半導体素子のバンプ形成方法により
形成されるくびれ部の形成方法の第５例を示す図であ
る。
形成されるくびれ部の形成方法の第５例を示す図であ
る。
【図１１】本発明の半導体素子のバンプ形成方法により
形成されるくびれ部の形成方法の第５例の原理を示す図
である。
形成されるくびれ部の形成方法の第５例の原理を示す図
である。
【図１２】本発明の半導体素子のバンプ形成方法により
形成されるくびれ部の形成方法の第５例の原理を示す図
である。
形成されるくびれ部の形成方法の第５例の原理を示す図
である。
【図１３】従来例の半導体素子のバンプ形成方法におい
て金属ワイヤの先端に形成した金属ボールを示す正面図
である。
て金属ワイヤの先端に形成した金属ボールを示す正面図
である。
【図１４】従来例の半導体素子のバンプ形成方法により
バンプを形成する第１例を示す側面図である。
バンプを形成する第１例を示す側面図である。
【図１５】従来例の半導体素子のバンプ形成方法により
バンプを形成する第１例を示す側面図である。
バンプを形成する第１例を示す側面図である。
【図１６】従来例の半導体素子のバンプ形成方法により
バンプを形成する第１例を示す側面図である。
バンプを形成する第１例を示す側面図である。
【図１７】従来例の半導体素子のバンプ形成方法により
バンプを形成する第１例を示す側面図である。
バンプを形成する第１例を示す側面図である。
【図１８】従来例の半導体素子のバンプ形成方法により
バンプを形成する第１例を示す側面図である。
バンプを形成する第１例を示す側面図である。
【図１９】従来例の半導体素子のバンプ形成方法により
バンプを形成する第２例を示す側面図である。
バンプを形成する第２例を示す側面図である。
【図２０】従来例の半導体素子のバンプ形成方法により
バンプを形成する第２例を示す側面図である。
バンプを形成する第２例を示す側面図である。
【図２１】従来例の半導体素子のバンプ形成方法により
バンプを形成する第２例を示す側面図である。
バンプを形成する第２例を示す側面図である。
【図２２】従来例の半導体素子のバンプ形成方法により
バンプを形成する第２例を示す側面図である。
バンプを形成する第２例を示す側面図である。
【図２３】従来例の半導体素子のバンプ形成方法の問題
点を示す図である。
点を示す図である。
【図２４】従来例の半導体素子のバンプ形成方法の問題
点を示す図である。
点を示す図である。
【図２５】従来例の半導体素子のバンプ形成方法の問題
点を示す図である。
点を示す図である。
【図２６】従来例の半導体素子のバンプ形成方法の問題
点を示す図である。
点を示す図である。
【図２７】従来例の半導体素子のバンプ形成方法の問題
点を示す図である。
点を示す図である。
【図２８】従来例の半導体素子のバンプ形成方法の問題
点を示す図である。
点を示す図である。
【図２９】従来例の半導体素子のバンプ形成方法の問題
点を示す図である。
点を示す図である。
【図３０】従来例の半導体素子のバンプ形成方法の問題
点を示す図である。
点を示す図である。
【図３１】正常な２段突起形状バンプの正面図である。
【図３２】不良２段突起形状バンプの正面図である。
１ 金属ワイヤ
２ くびれ部
３ 金属ボール
４ キャピラリー
６ クランパ
６ａ クランパ
６ｂ 突起部
７ 電極
９ 半導体素子
１０ バンプ
１０ａ ２段突起形状バンプ
フロントページの続き
(72)発明者 岩城 隆彦
大阪府門真市大字門真1006番地 松下電
器産業株式会社内
(56)参考文献 特開 平４−346436（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−225340（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−154648（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−152143（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−112210（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 21/60
Claims (2)
- 【請求項１】 クランパとキャピラリーとを通した金属
ワイヤの先端と電極間に電圧を印加し、前記キャピラリ
ー先端から出ている部分の金属ワイヤを溶融させる必要
最小限エネルギを超過する放電エネルギにより前記金属
ワイヤの先端部を溶融することによって、前記金属ワイ
ヤの先端に金属ボールを形成すると共に前記金属ボール
の直上部の金属ワイヤにくびれ部を形成し、前記金属ボ
ールを半導体素子の電極上に位置決めし、熱圧着もしく
は超音波併用熱圧着により前記金属ボールを前記電極に
接合し、前記金属ワイヤを前記クランパで挟んで上昇さ
せ前記金属ボールを前記電極に接合した状態で残すよう
に前記金属ワイヤを引きちぎって前記金属ボールによる
バンプを前記電極上に形成することを特徴とする半導体
素子のバンプ形成方法。 - 【請求項２】 クランパとキャピラリーとを通した金属
ワイヤの先端と電極間に電圧を印加し、前記キャピラリ
ー先端から出ている部分の金属ワイヤを溶融させる必要
最小限エネルギを超過する放電エネルギにより前記金属
ワイヤの先端部を溶融することによって、前記金属ワイ
ヤの先端に金属ボールを形成すると共に前記金属ボール
の直上部の金属ワイヤにくびれ部を形成し、前記金属ボ
ールを半導体素子の電極上に位置決めし、熱圧着もしく
は超音波併用熱圧着により前記金属ボールを前記電極に
接合し、前記キャピラリーを上昇させ、横にずらして下
降させ、熱圧着もしくは超音波併用熱圧着により前記金
属ワイヤを前記電極に接合した金属ボール上に接合し、
前記金属ワイヤを前記クランパで挟んで上昇させ、前記
金属ボールを前記電極に接合した状態で残すように前記
金属ワイヤを引きちぎって前記金属ボールによる２段突
起形状バンプを前記電極上に形成することを特徴とする
半導体素子のバンプ形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17579795A JP3383727B2 (ja) | 1995-07-12 | 1995-07-12 | 半導体素子のバンプ形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17579795A JP3383727B2 (ja) | 1995-07-12 | 1995-07-12 | 半導体素子のバンプ形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0927499A JPH0927499A (ja) | 1997-01-28 |
| JP3383727B2 true JP3383727B2 (ja) | 2003-03-04 |
Family
ID=16002427
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17579795A Expired - Fee Related JP3383727B2 (ja) | 1995-07-12 | 1995-07-12 | 半導体素子のバンプ形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3383727B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4744238B2 (ja) * | 2005-08-29 | 2011-08-10 | 田中電子工業株式会社 | ワイヤの切断方法 |
-
1995
- 1995-07-12 JP JP17579795A patent/JP3383727B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0927499A (ja) | 1997-01-28 |
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