JP4887854B2 - バンプの形成方法およびバンプ - Google Patents

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Description

本発明は、発光素子のボンディング電極に設けられ、ワイヤボンディングする際のセカンドボンド用のバンプの形成方法およびバンプに関するものである。
基板に化合物半導体を積層させ、化合物半導体に電極を設けた発光素子を、実装基板に搭載した発光装置がある。この発光装置は、実装基板に形成された一方の配線パターンに発光素子がダイボンドされ、他方の配線パターンに発光素子の上面の電極からワイヤボンドされ、樹脂封止される。このような発光装置として特許文献１に記載されたものがある。
特許文献１に記載のチップ型発光装置は、発光素子と配線パターンとをワイヤボンディングする際に、配線パターン側をファーストボンドとし、発光素子側をセカンドボンドとすることで、ワイヤの立ち上がり長さを短くして発光素子から樹脂封止部の表面までを薄くしたものである。
発光素子のボンディング電極にワイヤをセカンドボンドする場合には、予めボールボンディングでバンプを形成しておく。このバンプには、ワイヤとの接続面をワイヤの配線方向に対して徐々に上り傾斜となるような傾斜面が形成されている。バンプの接続面をワイヤの配線方向に対して徐々に上り傾斜となるような傾斜面とすることで、この傾斜面にウェッジボンドするときにキャピラリの先端がこの接続面に沿ってワイヤをテールカットするので、ワイヤとバンプとが密着した状態で接続することができる。
特開２０００−４９３８４号公報
特許文献１に記載されたチップ型発光装置では、ワイヤの配線方向を発光素子側がセカンドボンドとなるようにすることで薄型化が図られているように、薄型化の要求は高まっている。例えば、発光装置が搭載される携帯電話などは、携帯性の向上を図ると共に、デザイン性の向上を図るために、全ての部品に対して小型化が求められている。従って、発光装置においても更なる薄型化が要求され、益々その傾向は高まる一方である。
そこで本発明は、発光装置の更なる薄型化を可能とすることで、搭載される装置の小型化が可能なバンプの形成方法およびバンプを提供することを目的とする。
本発明は、発光素子のボンディング電極に設けられ、ワイヤボンディングする際のセカンドボンド用のバンプにおいて、ワイヤとの接続面となる傾斜面の傾斜方向が、ワイヤ配線方向に対して異なる方向に形成されていることを特徴とする。
本発明は、傾斜面の最も高い位置を通るように配線するよりは配線高さを低くすることができるので、ワイヤが配線された発光素子を封止して、樹脂封止部が形成された発光装置とすると、樹脂形成部の厚みとして、その低くなった配線高さ分ほどの厚みを薄くすることができる。よって、発光装置の更なる薄型化を可能とすることができるので、搭載される装置の小型化が可能である。
本願の第１の発明は、発光素子のボンディング電極に設けられ、ワイヤボンディングする際のセカンドボンド用のバンプの形成方法において、ボンディング電極に、ワイヤ先端にボールが形成されたキャピラリを降下させてボールを押圧してボンディングし、キャピラリを、ワイヤを引きつつ垂直に上昇させ、キャピラリを、ワイヤボンディングする際のワイヤの配線方向とは異なる方向に横シフトさせ、キャピラリを下降させてキャピラリ底面をバンプ面に押し付けてバンプ面に傾斜面を形成することを特徴としたものである。
発光素子のボンディング電極に設けられるバンプを形成するときに、キャピラリのワイヤ先端に形成されたボールを押圧してボンディングすることで、ワイヤとボンディング電極とを接続する。次に、ワイヤを引きつつ垂直に上昇させると、押圧されて変形したボールからワイヤが垂直に延びる。次に、キャピラリを横シフトさせた後に、キャピラリ底面をバンプ面に押し付ける。そうすることで、バンプ面に傾斜面が形成される。この傾斜面は、キャピラリを横シフトするときに、ワイヤボンディングする際のワイヤの配線方向とは異なる方向に移動させているので、その傾斜方向はワイヤボンディングする際のワイヤの配線方向とは異なる方向に向く。従って、ワイヤボンディングする際のワイヤの配線は、バンプの接続面である傾斜面の最も高い位置を通るようには配線されず、傾斜面の側部または底部を通るように配線することができる。つまり、傾斜面の最も高い位置を通るように配線するよりは配線高さを低くすることができるので、ワイヤが配線された発光素子を封止して、樹脂形成部が形成された発光装置とすると、樹脂形成部の厚みとして、その低くなった配線高さ分ほどの厚みを薄くすることができる。
本願の第２の発明は、キャピラリを横シフトするときに、ワイヤボンディングする際のワイヤの配線方向と直交する方向にキャピラリを移動させることを特徴としたものである。
キャピラリを横シフトするときに、ワイヤボンディングする際のワイヤの配線方向と直交する方向にキャピラリを移動させることで、傾斜面は、その傾斜方向がワイヤボンディングする際のワイヤの配線方向とは直交する方向に向く。従って、ワイヤボンディングする際のワイヤの配線は、傾斜面の底部を通るように配線することができるので、傾斜面の高さ分ほど配線高さを低くすることができる。
本願の第３の発明は、キャピラリ底面をバンプ面に押し付けてバンプ面に傾斜面を形成した後、キャピラリからワイヤを引き出して切断することで、バンプ面を溝形状とすることを特徴としたものである。
キャピラリの底面で形成された傾斜面と、ワイヤを切断することで形成された傾斜面とで溝形状とすることで、ワイヤボンディングする際にワイヤの接続を溝の底面に沿って配線すれば、ワイヤの配線を安定して、かつ確実に行うことができるバンプが形成できる。
本願の第４の発明は、発光素子のボンディング電極に設けられ、ワイヤボンディングする際のセカンドボンド用のバンプにおいて、ワイヤとの接続面となる傾斜面の傾斜方向が、ワイヤの配線方向とは異なる方向に形成されていることを特徴としたものである。
バンプの接続面となる傾斜面を、その傾斜方向がワイヤの配線方向とは異なる方向となるように形成することで、ワイヤボンディングする際のワイヤの配線は、バンプの接続面である傾斜面の最も高い位置を通るようには配線されず、傾斜面の側部または底部を通るように配線することができる。つまり、傾斜面の最も高い位置を通るように配線するよりは配線高さを低くすることができるので、ワイヤが配線された発光素子を封止して、樹脂形成部が形成された発光装置とすると、樹脂形成部の厚みとして、その高さ分ほどの厚みを薄くすることができる。
本願の第５の発明は、傾斜面は、その傾斜方向がワイヤの配線方向に対して直交するように形成されていることを特徴としたものである。
傾斜面の傾斜方向がワイヤボンディングする際のワイヤの配線方向とは直交する方向に向くように形成されていることで、ワイヤボンディングする際のワイヤの配線は、傾斜面の底部を通るように配線することができる。従って、傾斜面の高さ分ほど配線高さを低くすることができる。
本願の第６の発明は、傾斜面と対向する傾斜面が設けられていることで、接続面が溝に形成されていることを特徴としたものである。
接続面の溝の底面に沿ってワイヤボンディングする際にワイヤの配線をすれば、ワイヤの配線を安定して、かつ確実に行うことができる。
（実施の形態）
本発明の実施の形態に係るバンプの形成方法を図面に基づいて説明する。まずは、このバンプが形成される発光素子を図１０に基づいて説明する。図１０は、発光素子を示す図である。
図１０に示すように発光素子１００は、導電性基板１０１に化合物半導体層１０２が積層されている。化合物半導体層１０２は、ｎ層１０３と、発光層１０４と、ｐ層１０５が順次積層されたものである。そして導電性基板１０１の化合物半導体層１０２が積層された面とは反対側となる面にｎ電極１０６が積層され、ｐ層１０５上にはｐ電極１０７が形成されている。ｎ電極１０６はダイボンドで実装基板やリードフレームに接続されるボンディング電極であり、ｐ電極１０７はワイヤボンドで実装基板やリードフレームに接続されるボンディング電極である。
このように構成される発光素子１００のｐ電極１０７にバンプを形成する方法を図１から図６に基づいて説明する。図１から図６は、本発明の実施の形態に係るバンプの形成方法を説明する図であり、（Ａ）は全体図、（Ｂ）は拡大図である。
図１（Ａ）および同図（Ｂ）に示すように、発光素子１００のボンディング電極であるｐ電極１０７上にキャピラリ１が位置している。キャピラリ１には、キャピラリ１から突出したワイヤ２先端に形成されたボール３が設けられている。クランパ４は、ワイヤ２をクランプしている状態である。この状態でキャピラリ１を降下させる。
図２（Ａ）および同図（Ｂ）に示すように、キャピラリ１を降下させてｐ電極１０７にボール３を底面１ａで押圧してボンディングして押圧ボール５を形成する。押圧ボール５は、キャピラリ１の先端部が逆漏斗状に形成されているので、頭頂部にワイヤ２が接続された状態の略円錐状に形成されている。そしてクランパ４を開放してキャピラリ１を上昇させる。
図３（Ａ）および同図（Ｂ）に示すように、クランパ４を開放した状態でキャピラリ１を所定高さまで上昇させることで、キャピラリ１の先端からワイヤ２が引き出され押圧ボール５の頭頂部からワイヤ２が延びた状態となる。
図４（Ａ）および同図（Ｂ）に示すように、押圧ボール５の頭頂部からワイヤ２が延びた状態からキャピラリ１を水平方向に横シフトする。キャピラリ１を水平方向に横シフトするときには、実装基板またはリードフレームからワイヤボンディングする際のワイヤの配線方向と直交する方向に移動させる。つまり図４においては、配線方向を手前側または奥側の方向としているので、キャピラリ１が左方向に横シフトしている。
図５（Ａ）および同図（Ｂ）に示すように、ワイヤ２をキャピラリ１内に引き込みながら横シフトした位置からキャピラリ１を下降させる。そしてキャピラリ１の底面１ａを押圧ボール５のバンプ面に押し付ける。このバンプ面は、キャピラリ１の底面１ａに設けられた開口部の周囲がテーパ面に形成されているので傾斜面に形成される。ワイヤボンディングする際のワイヤは、このバンプ面に接続されることになる。
図６（Ａ）および同図（Ｂ）に示すように、キャピラリ１の底面１ａを押し付けて押圧ボール５のバンプ面を傾斜面とすると、キャピラリ１からの超音波の振動によりワイヤ２を切断する。キャピラリ１が横シフトした状態でワイヤ２を切断することで、キャピラリ１の底面１ａにより形成された傾斜面に対向する傾斜面がワイヤ２の切断痕により形成される。つまりバンプ面は、キャピラリ１の底面１ａにより形成された傾斜面と、ワイヤ２の切断痕により形成された傾斜面とで、両端部が開放した溝が形成された接続面５ａとすることができる。このようにして形成される本実施の形態に係るバンプを図７に示す。図７は、本発明の実施の形態に係るバンプの写真代用図面である。
次に、本発明の実施の形態に係るバンプがワイヤボンディングされるときの状態を図面に基づいて説明する。まずは、従来のバンプにワイヤボンディングするときの状態を図８に基づいて説明し、次に本実施の形態に係るバンプにワイヤボンディングするときの状態を図９に基づいて説明する。図８は、従来のバンプにワイヤボンディングされた状態を説明する図である。図９は、本発明の実施の形態に係るバンプにワイヤボンディングされた状態を説明する図である。
図８に示すように、従来のバンプ２０では、ワイヤ１２との接続面として、ワイヤの配線方向に対して徐々に上り傾斜となるような傾斜面２０ａに形成されているので、ワイヤ１２の配線方向は傾斜面２０ａの傾斜方向と同じとなり傾斜面２０ａに沿って配線される。つまりワイヤ１２は、従来のバンプ２０の傾斜面２０ａの最も高い位置を通るように配線される。
図９に示すように、本発明の実施の形態に係るバンプ１１では、ワイヤ１２を配線するときには、溝１０の傾斜面１０ａの傾斜方向がワイヤ１２の配線方向とは直交する方向に形成されているので、ワイヤ１２は溝１０に沿って配線される。従って、本実施の形態に係るバンプ１１では、ワイヤ１２は開放した端部から溝１０の底部を通るように配線される。従って、従来のバンプ２０と比較して傾斜面１０ａ（傾斜面２０ａ）の高さ分ほど配線高さを低くすることができる。つまり本実施の形態に係るバンプ１１が発光素子のボンディング電極に形成された発光装置では、この発光素子を封止する封止樹脂部を形成したときに、樹脂封止部の厚みを、低くなった配線高さ分ほど薄く形成することができる。
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本実施の形態では、発光素子１００のｐ電極１０７にワイヤボンディングされる場合を説明したが、ｐ電極側にｎ電極が設けられた発光素子としても、ｐ電極およびｎ電極にワイヤボンディングする場合に適用することは可能である。
本発明は、発光装置の更なる薄型化を可能とすることで、搭載される装置の小型化が可能なので、発光素子のボンディング電極に設けられ、ワイヤボンディングする際のセカンドボンド用のバンプの形成方法およびバンプに好適である。
本発明の実施の形態に係るバンプの形成方法を説明する図であり、（Ａ）は全体図、（Ｂ）は拡大図 本発明の実施の形態に係るバンプの形成方法を説明する図であり、（Ａ）は全体図、（Ｂ）は拡大図 本発明の実施の形態に係るバンプの形成方法を説明する図であり、（Ａ）は全体図、（Ｂ）は拡大図 本発明の実施の形態に係るバンプの形成方法を説明する図であり、（Ａ）は全体図、（Ｂ）は拡大図 本発明の実施の形態に係るバンプの形成方法を説明する図であり、（Ａ）は全体図、（Ｂ）は拡大図 本発明の実施の形態に係るバンプの形成方法を説明する図であり、（Ａ）は全体図、（Ｂ）は拡大図 本発明の実施の形態に係るバンプの写真代用図 従来のバンプにワイヤボンディングされた状態を説明する図 本発明の実施の形態に係るバンプにワイヤボンディングされた状態を説明する図 発光素子を示す図
符号の説明
１ キャピラリ
１ａ 底面
２ ワイヤ
３ ボール
４ クランパ
５ 押圧ボール
５ａ 接続面
１０ 溝
１０ａ 傾斜面
１１ バンプ
１２ ワイヤ
２０ 従来のバンプ
２０ａ 傾斜面
１００ 発光素子
１０１ 導電性基板
１０２ 化合物半導体層
１０３ ｎ層
１０４ 発光層
１０５ ｐ層
１０６ ｎ電極
１０７ ｐ電極

Claims (6)

  1. 発光素子のボンディング電極に設けられ、ワイヤボンディングする際のセカンドボンド用のバンプの形成方法において、
    前記ボンディング電極に、ワイヤ先端にボールが形成されたキャピラリを降下させて前記ボールを押圧してボンディングし、
    前記キャピラリを、前記ワイヤを引きつつ垂直に上昇させ、
    前記キャピラリを、前記ワイヤボンディングする際のワイヤの配線方向とは異なる方向に横シフトさせ、
    前記キャピラリを下降させてキャピラリ底面をバンプ面に押し付けて前記バンプ面に傾斜面を形成することを特徴とするバンプの形成方法。
  2. 前記キャピラリを横シフトするときに、前記ワイヤボンディングする際のワイヤの配線方向と直交する方向に前記キャピラリを移動させることを特徴とする請求項１記載のバンプの形成方法。
  3. 前記キャピラリ底面をバンプ面に押し付けて前記バンプ面に傾斜面を形成した後、前記キャピラリからワイヤを引き出して切断することで、前記バンプ面を溝形状とすることを特徴とする請求項１または２記載のバンプの形成方法。
  4. 発光素子のボンディング電極に設けられ、ワイヤボンディングする際のセカンドボンド用のバンプにおいて、
    ワイヤとの接続面となる傾斜面の傾斜方向が、ワイヤの配線方向とは異なる方向に形成されていることを特徴とするバンプ。
  5. 前記傾斜面は、その傾斜方向が前記ワイヤの配線方向に対して直交するように形成されていることを特徴とする請求項４記載のバンプ。
  6. 前記傾斜面と対向する傾斜面が設けられていることで、前記接続面が溝形状に形成されていることを特徴とする請求項４または５記載のバンプ。
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