JP3644189B2 - バンプ構造及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント回路板実装の微細化に好適なバンプ構造及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
通常、チップのパッド上にバンプ特にスタッドバンプを形成する場合には、ワイヤーボンディングを改良した方法などを用いていた。すなわちチップ上に形成されたパッドに対して、ボール形状に形成された金属からなるワイヤーの先端を導電接着剤を用いて接続する。このとき該ワイヤーはワイヤーボンダーのキャピラリーに保持されている。そしてこのキャピラリーは該ワイヤーを保持したまま直上方向に移動され、上記ボール形状の直上で該ワイヤーが引き千切られることで、バンプは形成される。なお上記金属とは例えば金であり、上記導電接着剤は例えば銀ペーストである。
【0003】
上記方法で形成されたバンプを外部回路などと接続した場合、バンプの内部に様々な応力を生じ変形することがある。そこでバンプの応力に対する緩和効果を高めるために、バンプの形成後、更にその上にバンプを順次形成し、二乃至三のボール形状を重ねたバンプを形成する。そしてチップ表面を熱硬化性樹脂で封止して、実装していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記方法ではバンプ形成には一つのパッド上に二乃至三のボール形状を形成するためバンプ形成に時間がかかる。
【0005】
またバンプの応力緩和効果を向上させるために、二乃至三のボール形状を重ねるなどをして大きなバンプを形成すれば、外部回路と接続する場合など、隣合うバンプに接触し易くなりショートし易い。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するためになされたバンプ構造及びその製造方法である。
【0007】
すなわちバンプ構造においては、チップと、前記チップの表面に形成された単数若しくは複数のパッドと、前記パッドのそれぞれから前記チップの上面に対して斜めに独立して立設するバンプと、少なくとも前記バンプの側周部を取り囲んで前記バンプ同士を前記チップ上で絶縁し、前記バンプの上端部のみを露出する樹脂とからなることを特徴としたバンプ構造である。
【0008】
またバンプ構造の製造方法においては、ウエハ上に形成されたパッドに、金属ワイヤーのボール形状に形成された金属ワイヤーの先端を接続する工程と、該金属ワイヤーを前記ウエハの上面に対して所定角度に伸長して、所定長で溶断することで該ボール形状と異なる端部に球形状を有するバンプを形成する工程と、前記バンプが形成された状態の前記ウエハ上にタブレット状の熱硬化性樹脂を配置し、前記ウエハ上の全体に行き渡らせた後、前記熱硬化性樹脂を硬化させる工程と、前記熱硬化性樹脂によって封止された部分と前記ウエハとをチップ毎に分割する工程とを有し、少なくとも前記バンプの該ボール形状を樹脂で封止し、かつ前記バンプの該球形状は前記樹脂から露出することを特徴としたバンプ構造の製造方法である。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図を用いて説明する。なお図1乃至図7において同一の構成要素には同一の符号を付して説明する。まず図1を用いて第一バンプ構造を説明する。図示のように本発明ではチップ1上のパッド1aのそれぞれに対し、下から順に接続部2aとワイヤー部2bと端子部2cとからなるバンプ2が直立状態に配設される。さらに端子部2cが表面から露出する状態で、少なくとも接続部2aとワイヤー部2bとは熱硬化性樹脂3に封止される。
【0010】
次に図2を用いて第二バンプ構造を説明する。ここではチップ1上のパッド1aのそれぞれに対し、下から順に接続部2aとワイヤー部2bと端子部2cとからなるバンプ2が一つ置きに左右交互の同幅を以て斜めにバンプ2が立設される。なお第一バンプ構造と同様、端子部2cが表面から露出する状態で、少なくとも接続部2aとワイヤー部2bとは熱硬化性樹脂3に封止され、かつ複数のバンプ2はそれぞれチップ1上では熱硬化性樹脂3で絶縁されている。
【0011】
ここで図1及び図2に示したバンプ構造を得る製造方法を説明するため、図3と図4とに従いバンプ形成工程を説明し、図5乃至図7を用いてチップ封止工程を説明する。まず第一バンプ形成工程を図3を用いて説明する。図3(a)に示すように、通常と同様にパッド1aが形成されたチップ1を高温例えば150℃乃至250℃に加熱されたヒートブロック(不図示)上に真空吸着させる。次にパッド1aの上方から、先端がボール形状5aに処理されたワイヤー5を保持したワイヤーボンダーのキャピラリー4を移動する。上記ワイヤー5は、金属例えば少なくとも金又は銅又はアルミニウム又はパラジウム又は銀のいずれか、或いは例えば少なくとも金又は銅又はアルミニウム又はパラジウム又は銀のいずれかを含む合金から形成される。
【0012】
そして図3(b)に示すように、超音波併用熱圧着法により上記ボール形状5aに超音波と荷重とを加えてパッド1aに対し圧着する。このときの荷重は例えば30g乃至100gであり、超音波は例えば10mW乃至100mWの加振を例えば10ms乃至20ms発振するものとする。なおボール形状5aは押圧されて球形よりも幾分歪む。そしてキャピラリー4を直上方向へ移動し、ボール形状5aからワイヤー5を伸長する。
【0013】
さらに図3(c)に示すように、ボール形状5aから直上に伸長されたワイヤー5に熱源6を当てワイヤー5を溶断して、バンプ2を形成する。このときパッド1aに圧着されたボール形状5aは、図1に示した接続部2aに対応する。そして熱源6を当てられてワイヤー5は溶断したために、キャピラリー4側のワイヤー5の切断部には再びボール形状5aが形成され、パッド1a側のワイヤー5の切断部には図1に示した端子部2cが形成される。このためバンプ2は下から順に接続部2aとワイヤー部2bと端子部2cとに形成される。なお上記熱源6にはガストーチやレーザー光などが用いられる。例えばガストーチにおいては直径0.1mmの排出口から水素ガスを1000cm3/分ほど流して形成する炎を、10cm/秒の速度でワイヤー5に対し横切らせる。また例えばレーザー光においては15W乃至50Wの炭酸ガスレーザーを0.01秒間乃至0.1秒間ワイヤー5に当てる。
【0014】
次に第二バンプ形成工程を図3(a)及び図4を用いて説明する。始めに、第一バンプ形成工程と同様、図3(a)に示すようにチップ1上のパッド1aの上方に、先端がボール形状5aに処理されたワイヤー5を保持したキャピラリー4を移動する。
【0015】
そして第一バンプ形成工程と同様、ボール形状5aを上記パッド1aに超音波併用熱方法で圧着する。ここで図4(a)に示すようにキャピラリー4を斜め上方向に移動し、ボール形状5aからワイヤー5を斜め上に伸長する。
【0016】
さらに図4(b)に示すように、ボール形状5aから斜め上に伸長されたワイヤー5に、第一バンプ形成工程と同様、熱源6を当てワイヤー5を溶断して、接続部2aとワイヤー2bと端子部2cとを備えたバンプ2を形成する。
【0017】
上記第一バンプ形成工程及び第二バンプ形成工程の説明のように、バンプ2がそれぞれチップ1上で絶縁状態にあれば、第一バンプ形成工程と第二バンプ形成工程とを適宜選択し適宜繰り返すことも可能である。つまり第一バンプ形成工程によって全てのバンプ2を形成すれば図1に示した第一バンプ構造の配列状態を得られ、第二バンプ形成工程によって一つ置きに左右交互の同幅を以て斜め上方向にバンプ2を立設すれば図2に示した第一バンプ構造の配列状態を得ることができる。
【0018】
さらに図5を用いて第一チップ封止工程を説明する。まず上記説明のようにバンプ2を立設したチップ1を型7に入れた後、液状の熱硬化性樹脂3例えばエポキシ樹脂を型7に流し込み、端子部2cが露出する状態で、熱硬化性樹脂3で接続部2a及びワイヤー部2bを取り囲む。そして熱硬化性樹脂3を170℃で一時間保ち硬化させた後、型7からチップ1ともども熱硬化性樹脂3を外す。
【0019】
次に第二チップ封止工程を図6を用いて説明する。剛体板8例えばアクリル板または金属板の上面に液状の熱硬化性樹脂3を載せる。この熱硬化性樹脂3は、底面形状はチップ1の上面形状とほぼ等しく、高さはチップ1の上面から端子部2cまでの距離にほぼ等しい直方体状に形成することが好ましい。このとき必要ならば四側面で囲まれた枠などを用いる。そして端子部2cを下にした状態でチップ1を熱硬化性樹脂3の上から載置する。そして第一チップ封止工程と同様に熱硬化性樹脂3を硬化させた後、剛体板8からチップ1ともども熱硬化性樹脂3を剥がして、端子部2cが露出するまで熱硬化性樹脂3の所定面を研磨する。
【0020】
または第三チップ封止工程を図7を用いて説明する。まず剛体板8の上面に、端子部2cを下にした状態でチップ1を載置する。そしてチップ1と剛体板8との間隙に液状の熱硬化性樹脂3をノズル9などを用いて流し込むと、熱硬化性樹脂3にバンプ2は取り囲まれる。このとき熱硬化性樹脂3は、剛体板8とチップ1との間隙に滞留しつつ充填するのに十分な表面張力及び粘性を備える。そして第一チップ封止工程と同様に熱硬化性樹脂3を硬化させた後、第二チップ封止工程と同様に剛体板8から剥がされた熱硬化性樹脂3の所定面を研磨して端子部2cを露出する。
【0021】
そして第四チップ封止工程を図8を用いて説明する。まずバンプ2を立設したチップ1の中央部上に、液状の熱硬化性樹脂3を垂らす。次に熱硬化性樹脂3を所定状態で加熱し、熱硬化性樹脂3をチップ1上の全体に行き渡らせ、さらに加熱を続け熱硬化性樹脂3を硬化させる。
このとき端子部2cが露出する状態で、熱硬化性樹脂3で接続部2a及びワイヤー部2bを取り囲む状態が望ましいが、熱硬化性樹脂3が端子部2cまで覆うのであれば端子部2cが露出するまで熱硬化性樹脂3の所定面を研磨する。
【0022】
さらに第五チップ封止工程を図9を用いて説明する。まずバンプ2を立設したチップ1の中央部上に、タブレット状の熱硬化性樹脂3を配置する。次に第四チップ封止工程と同様に、熱硬化性樹脂3をチップ1上の全体に行き渡らせた後、熱硬化性樹脂3を硬化させる。
このとき第四チップ封止工程と同様に、熱硬化性樹脂3が端子部2cまで覆うのであれば端子部2cが露出するまで熱硬化性樹脂3の所定面を研磨する。
【0023】
なお上記の第一乃至五チップ封止工程の第一応用状態を、図10を用いて説明する。所望によりバンプ2を立設した状態において、ウエハ10から各チップ1毎をダイスせず、該ウエハ10上にタブレット状の熱硬化性樹脂3を配置する。次に第四チップ封止工程と同様に、熱硬化性樹脂3をチップ1上の全体に行き渡らせた後、熱硬化性樹脂3を硬化させる。
このとき第四チップ封止工程と同様に、熱硬化性樹脂3が端子部2cまで覆うのであれば端子部2cが露出するまで熱硬化性樹脂3の所定面を研磨する。
その後、熱硬化性樹脂3によって封止された部分とウエハ10とを、図10(a)に示すようにV字型ブレードを用いて誘導溝10aを切り込み、10(b)に示すように通常ブレードを用いて各チップ1毎に分割する。
【0024】
また上記の第一乃至五チップ封止工程の第二応用状態を説明する。所望によりバンプ2を立設した状態において、ウエハ10から各チップ1毎をダイスせず、ウエハ10の側周部に土手を形成する。この土手は、熱可塑性樹脂を加熱して所望形状に成形しながらウエハ10の側周部に塗るか、または紐状材料を接着剤でウエハ10の側周部に固着することで形成される。この土手の形成されたウエハ10を二枚の板で挟み、板同士の間に液状の熱硬化性樹脂3を流し込んだ後、硬化させる。そして第一応用状態と同様、上記各種ブレードを用いて各チップ1毎に分割する。
【0025】
なお、上記いずれのチップ封止工程であっても熱硬化性樹脂3で封止すれば後でワイヤー部2bの変形が生じることは無い。
【0026】
【発明の効果】
本発明によれば、複数のボール形状を重ねずとも、チップとの接続部から外部回路と接続する端子までが従来よりも長いバンプを形成でき、バンプが応力により例え歪んでも、その歪みによる影響は従来の短いバンプよりも軽減される。このため容易に応力緩和効果の高いバンプを形成できる。
【0027】
しかもバンプの端子部のみが樹脂表面から露出するため、外部回路と接続する場合など、隣合うバンプとのショートを防ぐ。このためプリント回路板との半田接続を容易にする。このことにより実装時及び市場流通後などにチップが故障しても、チップの差し替えによって容易にプリント回路板を修復できる。
【0028】
さらにパッドから斜めにバンプを配設できるために、バンプの端子部の間隔をパッド間隔よりも広くできる。すなわち通常よりも微細な実装を可能とし、例えばパッド同士の間隔が100μm以下でも実装が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第一バンプ構造の概略斜視図である。
【図2】第二バンプ構造の概略斜視図である。
【図3】第一バンプ形成工程を示す図である。
【図4】第二バンプ形成工程の一部を表す図である。
【図5】第一チップ封止工程を示す図である。
【図6】第二チップ封止工程を示す図である。
【図7】第三チップ封止工程を示す図である。
【図8】第四チップ封止工程を示す図である。
【図9】第五チップ封止工程を示す図である。
【図10】第一乃至五チップ封止工程の第一応用状態を示す図である。
【符号の説明】
1 チップ 1a パッド 2 バンプ 3 熱硬化性樹脂
Claims (6)
- チップと、
前記チップの表面に形成された単数若しくは複数のパッドと、
前記パッドのそれぞれから前記チップの上面に対して斜めに独立して立設するバンプと、
少なくとも前記バンプの側周部を取り囲んで前記バンプ同士を前記チップ上で絶縁し、前記バンプの上端部のみを露出する樹脂とからなる
ことを特徴としたバンプ構造。 - 前記バンプは、前記パッドに接続されたボール形状の接続部と、
前記接続部の先端に連通する球形状の端子部とからなる
ことを特徴とした請求項1記載のバンプ構造。 - 前記バンプは、前記パッドに接続されたボール形状の接続部と、
前記接続部から斜め上方に伸長するワイヤー部と、
前記ワイヤー部の先端に連通する球形状の端子部とからなる
ことを特徴とした請求項1または2記載のバンプ構造。 - 前記ワイヤー部と前記端子部とは、前記ボール形状の接続部から斜め上に伸長されたワイヤーを溶断してなる
ことを特徴とした請求項3記載のバンプ構造。 - 前記樹脂は、前記チップ上のみに設けられる
ことを特徴とした請求項1記載のバンプ構造。 - ウエハ上に形成されたパッドに、ボール形状に形成された金属ワイヤーの先端を接続する工程と、
該金属ワイヤーを前記ウエハの上面に対して所定角度に伸長して、所定長で溶断することで該ボール形状と異なる端部に球形状を有するバンプを形成する工程と、
前記バンプが形成された状態の前記ウエハ上にタブレット状の熱硬化性樹脂を配置し、前記ウエハ上の全体に行き渡らせた後、前記熱硬化性樹脂を硬化させる工程と、
前記熱硬化性樹脂によって封止された部分と前記ウエハとをチップ毎に分割する工程とを有し、
少なくとも前記バンプの該ボール形状を樹脂で封止し、かつ前記バンプの該球形状は前記樹脂から露出する
ことを特徴としたバンプ構造の製造方法。
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