JPH07130749A - 電子部品のリード接合装置並びに接合方法 - Google Patents

電子部品のリード接合装置並びに接合方法

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JPH07130749A
JPH07130749A JP5292773A JP29277393A JPH07130749A JP H07130749 A JPH07130749 A JP H07130749A JP 5292773 A JP5292773 A JP 5292773A JP 29277393 A JP29277393 A JP 29277393A JP H07130749 A JPH07130749 A JP H07130749A
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JP
Japan
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bonding
bump
lead
circle
metal piece
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Application number
JP5292773A
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English (en)
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Hideharu Yamamoto
英晴 山本
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 電極パッド上に高精細かつ高品質のバンプを
圧着形成でき、また、リードを被接合部材と接合する際
に被接合部材へのダメージを小さくし、位置合わせも精
度良く行い、さらに、金属ボールの吸配着、バンプの形
成およびカシメ接合とを同一ツールで行うことを可能と
する。 【構成】 キャピラリーツール３の先端部に、あらかじ
め冶金学的に安定形成された高精度かつ高品質の金属ボ
ール１５を選択的に吸着し、この金属ボール１５を電極
パッド７ａ等の被圧着部材上で圧着変形させることによ
り、ネイルヘッド状のバンプ１６を形成する。また、バ
ンプ１６の中央突起部１６ａにリードの中心孔１４ａを
係合させ、圧着平坦部３ｈにより、圧着することによっ
てカシメ接合を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、電子部品のリード接
合装置並びにリード接合方法に関し、例えば、ＩＣチッ
プのような電子回路素子の電極パッド上にバンプを形成
する場合やリードを電極パッドに接合する場合に適用し
て好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】図７は従来のワイヤーボールボンディン
グ法による超音波熱圧着接合に用いられる超音波熱圧着
装置の要部斜視図であり、図８は図７における接合を行
う部分の拡大図である。このワイヤーボールボンディン
グ法による超音波熱圧着接合技術は、微細なＩＣチップ
の電極パッドとリードフレームとを接合する技術として
従来から広く知られているものである。この従来技術の
概略を図７乃至図１０に従って説明する。
【０００３】図７および図８において、超音波発生器１
０１を内蔵したビーム１０２にキャピラリーツール１０
３が締結ネジ１０４で固定されている。そして、超音波
発生器１０１の外箱に取り付けられた回転軸１０５が基
台１０６の両端で支持され、これによってキャピラリー
ツール１０３が回転軸１０５を中心にして一定の範囲で
回転可能になっている。キャピラリーツール１０３には
あらかじめ金ワイヤー１０７が挿通され、その先端部に
はワイヤー金ボール１０７ａが水素トーチあるいは高圧
放電によって溶融形成されている。そして、このワイヤ
ー金ボール１０７ａの直下部に、電極パッド１０８ａを
付設したＩＣチップ１０８が基板１０９に接合された状
態で加熱装置１１０上に搭載され、その電極パッド１０
８ａの表面が設定温度に加熱されている。
【０００４】このような条件下で、キャピラリーツール
１０３がＸＹ方向に位置制御されながら、ＩＣチップ１
０８の電極パッド１０８ａのほぼ中央に移動されて位置
決めが完了する。そこでキャピラリーツール１０３が降
下し始め、圧着直前に超音波発生器１０１を介して超音
波振動と圧着荷重とが同時にワイヤー金ボール１０７ａ
に集中する。これによって、図９Ａのワイヤー金ボール
１０７ａが図９Ｂの符号１１１で示すようにネイルヘッ
ド状に変形圧着されて電極パッド１０８ａに接合され
る。
【０００５】ところで、元来配線は２点間を結んで行う
必要があり、上述の状態のキャピラリーツール１０３に
は毛細管１０３ａ（図９Ａ）に金ワイヤー１０７が連続
貫通されているので、そのキャピラリーツール１０３を
ガイドとして配線を自由に架設することができ、図７の
ようにリードフレーム１１２との線材圧着の接合配線が
可能となるものである。
【０００６】ところが、この従来技術においては、ワイ
ヤー金ボール１０７ａを電極パッド１０８ａ上で潰して
接合配線するので、電極パッド１０８ａのピッチを小さ
くすることに限界が生じ、ＩＣチップ１０８の微細化の
妨げとなっていた。また、高価な金ワイヤー１０７を配
線に使用するので、製造コストが上がるという問題もあ
った。そのほか、金ワイヤー１０７のリードフレーム１
１２側の接合は、ボール状の金を潰して行うのではな
く、金の線素材そのものを潰して行うので、電極パッド
１０８ａ側の接合に比べその面積を大きくすることがで
きず、信頼性が低下するという問題もあった。
【０００７】さらに、図９Ａのキャピラリーツール１０
３においては、金ワイヤー１０７の先端を水素トーチあ
るいは高圧放電によって溶融してワイヤー金ボール１０
７ａを形成するので、その直上付近の金ワイヤー１０７
および圧着変形されてできたネイルヘッドワイヤーバン
プ１１１（１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄ）
の表面部分は熱的な影響を受けた再結晶領域となってい
るため、圧着後の配線ループを限界を超えて低くすると
ネック部に皺やクラックが頻繁に発生するようになり、
ワイヤーボンディング工程後のモールド時等において樹
脂の応力によりボールネック部分の破断という事故が発
生しやすくなり、半導体デバイスの信頼性を極度に損な
うという問題があった。
【０００８】このため、上述の従来のワイヤーボールボ
ンディング技術で必要とされたような高価な金ワイヤー
の配線をなくし、しかも電極パッドのピッチを狭くして
高密度実装を可能とする技術として、ウェーハバンプ技
術と転写バンプ技術とが提案されている。ウェーハバン
プ技術は、接合バンプをＩＣチップの電極パッド上に直
接形成する技術であり、転写バンプ技術は、接合バンプ
をリードに転写形成する技術である。このような技術で
形成されたバンプを介して電極パッドとリードとを超音
波熱圧着することにより電極パッドとリードとが接合さ
れるが、これらの技術は、共にフォトリソグラフィ技術
を用いているため、レジスト塗布装置や露光装置、さら
には電解メッキシステムやスパッタ装置などを用いなけ
ればならず、バンプ形成工程が非常に煩雑となり、ま
た、製造コストも高くなるという問題があった。
【０００９】そこで、近年、このような問題点を解決す
るバンプ形成技術として、スタッドバンプ（ネイルヘッ
ドバンプ）技術が提案されている。この技術は、ＩＣチ
ップの電極パッド上に接合用のバンプを直接形成する点
では前述のウェーハバンプ技術と変わらないが、フォト
リソグラフィ技術を利用せずにワイヤーボールボンディ
ング技術を利用し、その技術において形成されるボール
状の接合用金属片でバンプを形成するものである。
【００１０】図１０にこのスタッドバンプ技術でバンプ
を形成する場合の概略工程図を示す。図１０Ａに示すよ
うに、まず、キャピラリーツール１０３の先端から出て
いる金ワイヤー１０７を高圧放電などで溶融して、ワイ
ヤー金ボール１０７ａを形成した後、図１０Ｂに示すよ
うに、ワイヤー金ボール１０７ａを基板１０９に配設さ
れたＩＣチップ１０８の電極パッド１０８ａに超音波熱
圧着する。次に、図１０Ｃに示すように、金ワイヤー１
０７をクランプしたキャピラリーツール１０３を垂直方
向に引き上げて金ワイヤー１０７を切断することにより
バンプ１１３を形成する。
【００１１】このように形成されたバンプ１１３を有す
るＩＣチップ１０８の電極パッド１０８ａと、ＴＡＢフ
ィルム１１４に形成されたインナーリード１１５との接
合は、図１０Ｄに示すように、バンプ１１３を介して両
者を正確に位置合わせをして重ね合わせ、その上からウ
ェッジ１１６で超音波熱圧着処理を施すことにより行わ
れる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】上述のようにスタッド
バンプ技術を利用して接合用のバンプを形成する場合に
は、バンプの高さのばらつきを非常に微小な範囲、例え
ば±５μｍ以下に精度良く制御する必要があるが、金ワ
イヤー１０７をクランプしたキャピラリーツール１０３
を垂直方向に引き上げて金ワイヤー１０７の切断を行う
上記工程においては、そのような制御は非常に難しいと
いう問題があった。また、ワイヤー挿通部分が必要なキ
ャピラリーツール１０３は圧着変形に寄与する荷重面積
がかなり減少し、実質接合面積を充分稼ぐに到らず、ボ
ンディング強度を損なう原因でもあった。
【００１３】さらに、金ワイヤー１０７側のワイヤー金
ボール１０７ａの直上付近は、熱的な影響を受けた再結
晶領域であるため、その後の接合条件にも悪影響を及ぼ
すという問題もあった。また、ＩＣチップ１０８の電極
パッド１０８ａ上にバンプ１１３を形成する際に超音波
熱圧着処理を行うが、さらに、そのバンプ１１３を介し
て電極パッド１０８ａとＴＡＢフィルム１１４のインナ
ーリード１１５とを接合する際にも２回目の超音波熱圧
着を行うのでＩＣチップ１０８のダメージが大きくな
り、また、位置合わせを２回行うので合わせずれが大き
くなりやすく、組立工程のタクトタイムが倍以上になっ
てしまうという問題があった。
【００１４】さらに、従来では、ネイルヘッドバンプの
形成とリード接合とのために、それぞれキャピラリーツ
ール１０３とウェッジ１１６との別ツールを必要とする
ために、装置が大型化、複雑化するという問題があっ
た。然も、電極パッド１０８ａとＴＡＢフィルム１１４
のインナーリード１１５との接合の際には、超音波加圧
加熱処理用治具としてウェッジ１１６を使用するが、こ
のウェッジ１１６の使用時には接合用バンプを形成する
１回目の超音波熱圧着処理時と異なり、超音波を吸収し
て緩衝作用をなすワイヤー金ボール１０７ａが存在しな
いので、ＩＣチップ１０８がダメージを受けやすく、ま
た、ウェッジ１１６が磨耗変形するという問題があり、
煩雑であった。
【００１５】一方、金ボールを連続的に溶融形成する装
置においては、金の線素材の供給制御およびボール形成
の物理的条件、ならびに、機械、電気制御系統が複雑多
岐にわたり、安定供給状態に到るまで時間を要し、その
安定条件を長期に維持するための個々のメンテナンスが
必要であった。
【００１６】従って、この発明の目的は、ＩＣチップな
どの電子回路素子の電極パッド上に、高精度に高さが制
御されて形成された高精度かつ高品質のバンプを形成す
ることができるバンプ形成方法を提供することにある。
【００１７】この発明の他の目的は、リードフレームや
ＴＡＢフィルムのインナーリードなどのリードとこのリ
ードを接合すべき電極パッドなどの被接合部材とを接合
する際に被接合部材へのダメージを小さくすることがで
きるのみならず、ボンディング強度が十分で信頼性の高
いリード接合を行うことができる電子部品のリード接合
装置並びに接合方法を提供することにある。
【００１８】この発明のさらに他の目的は、金属ボール
の吸配着と、ネイルヘッドバンプの形成と、リードカシ
メ接合との３個の機能を備えた電子部品のリード接合装
置並びに接合方法を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明による電子部品のリード接合装置は、球状
の金属片を吸着するための管部と、管部の球状の金属片
を吸着する側の一端部に設けられた吸着口と、吸着口の
近傍に設けられた略平坦な圧着形成部とを有するもので
ある。
【００２０】この発明による電子部品のリード接合装置
の好適な一実施形態においては、一端部の端面は、第１
の円および第２の円とを並列し、第１の円および第２の
円の間を平面で繋いだ小判形状とされ、第１の円の中心
に吸着口を設け、第２の円に吸着口が含まれない。
【００２１】この発明による電子部品のリード接合装置
のさらに好適な一実施形態においては、一端部の端面に
おいて、小判形状の第２の円の中心は第１の円の中心よ
り球状の金属片の径以上離れた所に形成されている。
【００２２】この発明による電子部品のリード接合方法
は、球状の金属片を吸着するための管部と、管部の球状
の金属片を吸着する側の一端部に設けられた吸着口と、
吸着口の近傍に設けられた略平坦な圧着形成部とからな
り、吸着口から離れるに従って径が減少するテーパ状の
内周面を有する電子部品のリード接合装置を使用し、球
状の金属片を、金属Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕおよび共晶合金Ａ
ｕ−Ｓｎ、Ｓｎ−Ｐｂ、Ｉｎ−Ｐｂより成る群より選択
して吸着口に吸着し、球状の金属片を被圧着部材に熱圧
着または超音波熱圧着することにより、圧着接合するた
めの逆テーパ状の突起を中央に有するバンプを形成する
ようにしたものである。
【００２３】この発明による電子部品のリード接合方法
の好適な一実施形態においては、バンプの突起にＴＡＢ
フィルムのリードの孔を係合させて、略平坦な圧着形成
部によりカシメ圧着接合する。
【００２４】この発明による電子部品のリード接合方法
のさらに好適な一実施形態においては、バンプを形成し
た後、略平坦な圧着形成部によりバンプの高さを揃える
バンプ平準化を行うようにする。
【００２５】
【作用】この発明による電子部品のリード接合装置によ
れば、あらかじめ冶金学的に安定形成された高精度かつ
高品質の球状の金属片をその一端部の吸着口に吸着さ
せ、リードとそのリードを接合すべき被接合部材とを重
ね合わせ、球状の金属片をそのリードのうえから押しつ
けることにより、リードと被接合部材とをシングルポイ
ントで一括集中圧着し、さらに吸着口の近傍に設けられ
た略平坦な圧着形成部分により圧着して、カシメ圧着接
合することができ、１回の位置合わせで高精度な接合を
行うことができるのみならず、組立を簡素化することが
できると同時に被接合部材への機械的衝撃と熱サイクル
とによるダメージを最小限に抑えることができる。
【００２６】さらに、金線素材の供給制御およびボール
成形条件等の物理的要因および機械・電気制御系統を全
く必用としないので、安定供給を長期に維持するための
個々のメンテナンスを省くことができ、製品の歩留りお
よび装置の稼働率を共に向上させることができる。
【００２７】また、この発明の電子部品のリード接合装
置においては、一端部の端面は、第１の円および第２の
円とを並列し、第１の円および第２の円の間を平面で繋
いだ小判形状とされ、第１の円の中心に吸着口を設け、
第２の円に吸着口が含まれない略平坦な圧着形成部を設
けていることにより、圧着変形の荷重面積を十分に得る
ことができるので、被接合部材とリードとの接合強度が
十分な信頼度の高いリード接合を行うことができる。
【００２８】また、この発明の電子部品のリード接合装
置においては、一端部の端面において、小判形状の第２
の円の中心は第１の円の中心より球状の金属片の径以上
離れた所に形成されているので、第１の円内にある吸着
口により球状の金属片を好適に吸着することができる。
【００２９】この発明による電子部品接合用バンプ形成
方法によれば、あらかじめ冶金学的に安定形成された高
精度かつ高品質の球状の金属片を用いて、この球状の金
属片をキャピラリーの一端部の吸着口に吸着させて圧着
変形させて、ＩＣチップなどの電子回路素子の電極パッ
ド上に高精細かつ高品質のバンプを形成した後、略平坦
な圧着形成部により圧してバンプの高さを揃えるバンプ
平準化を行うことができるので、フリップチップ方式に
おけるＩＣチップなどの電子回路素子の電極パッドとプ
リント配線板との電極パッドとの接合に好適に用いるこ
とができる。
【００３０】この発明によるリード接合方法によれば、
あらかじめ冶金学的に安定形成された高精度かつ高品質
の球状の金属片を用いることができるので、この球状の
金属片をキャピラリーの一端部の吸着口に吸着させて圧
着変形させることにより、リードフレームやＴＡＢフィ
ルムのインナーリードなどのリードとこのリードを接合
すべき電極パッドなどの被接合部材とを接合する際にこ
の被接合部材に加わる機械的衝撃などを抑え、そのダメ
ージを最小限に抑えることができ、また、キャピラリー
ツール先端部の略平坦な部分でカシメ圧着接合を行うの
で信頼度の高い接合を行うことができる。
【００３１】
【実施例】以下、ＩＣチップの電極パッドとＴＡＢフィ
ルムのインナーリードおよびアウターリードとを接合す
る場合にこの発明を適用した実施例について、図面を参
照しながら説明する。
【００３２】図１はこの実施例で用いるワイヤーレスボ
ールボンディング法による超音波熱圧着装置の要部斜視
図である。図１に示すように、この超音波熱圧着装置に
おいては、超音波発生器１を内蔵したビーム２にキャピ
ラリーツール３が締結ネジ４で固定されている。そし
て、超音波発生器１の外箱に取り付けられた回転軸５が
基台６の両端で支持され、これによってキャピラリーツ
ール３が回転軸５を中心に回転し、キャピラリーツール
３が一定の範囲で可動となっている。
【００３３】また、キャピラリーツール３の直下部に
は、電極パッド７ａを付設したＩＣチップ７が基板８に
接合された状態で加熱装置９上に搭載され、その電極パ
ッド７ａの表面が設定温度に加熱されている。さらに、
基台６はＸ、ＹおよびＺ方向に移動可能に構成されてい
て、キャピラリーツール３が電極パッド７ａの中心直上
部へ位置制御され、圧着時に降下し得るようになってい
る。
【００３４】次に、この実施例による電子部品の接合装
置の構成について説明する。図２はこの電子部品の接合
装置のボンディングツールの一例を示す。ここで、図２
Ａはボンディングツールの要部平面図、図２Ｂは図２Ａ
のＡ−Ａ´線に沿っての断面図、図２Ｃはキャピラリー
ツール３の先端部の拡大断面図、図２Ｄは図２Ｃの要部
拡大断面図である。図２に示すように、ビーム２の先端
部分にはキャピラリーツール３を挿入する半月穴２ａが
割溝２ｂの両側にあり、そのキャピラリーツール３を手
前の締結ネジ４により保持固定している。
【００３５】キャピラリーツール３の中心部には、中空
円筒部３ａ、先端テーパ部３ｔ、毛細管部３ｃおよび吸
圧着先端部３ｄが互いに連通して設けられている。中空
円筒部３ａの上部は気密蓋１０で封止されている。ま
た、キャピラリーツール３の上側面には吸配管口３ｂが
設けられていて、この吸配管口３ｂに吸着配管１１の先
端部１１ａが密閉嵌合されている。一方、ビーム２には
その中心部に中空排気口２ｃが設けられ、さらに、その
先端近傍にこれとほぼ垂直方向に排気配管口２ｄおよび
継手管座２ｅが設けられていて、この排気管口２ｄに吸
着配管１１の他端部１１ｂが密閉嵌合されている。
【００３６】図２Ｃおよび図２Ｄに示すように、キャピ
ラリーツール３の吸圧着先端部３ｄにおいては、毛細管
部３ｃよりテーパ状に拡がった円筒中空部３ｄ１と、そ
れよりも径が大きい吸着尖端孔３ｄ２とが、異なる径の
段差と交差する角部３ｅ、３ｆとで連続的に結ばれてい
る。また、その外周は圧着平坦部３ｇおよび毛細管部３
ｃの中心Ｏを円の中心とした半径Ｒより成る第１の円
と、この円の中心から距離ｌだけ離れた点Ｐを中心とし
た半径Ｒの第２の円とを帯状の平面で繋いだ小判形状の
平坦部３ｈより成っていて、角部３ｉには丸みがつけら
れている。この第１および第２の円の中心間の距離ｌ
は、金属ボール１５の直径Ｄに対して、（ｌ＞Ｄ）の関
係に選ばれている。
【００３７】次に、以上のように構成された超音波熱圧
着装置によりワイヤーレスボールボンディングを行う方
法の概略について説明する。まず、あらかじめ基板８に
接合された、電極パッド７ａを複数個付設した高密度の
ＩＣチップ７が加熱装置９上に搭載され、所定温度に加
熱された状態になっている。
【００３８】次に、あらかじめ用意されたバンプ形成用
金属ボール１５を吸着しているキャピラリーツール３の
先端部が接合中心部へ下降し、その金属ボール１５が荷
重で変形し始めると同時に、超音波発生器１から超音波
振動を集中的に印加する。これによって、金属ボール１
５が圧着変形されてネイルヘッドボールバンプが形成さ
れる。
【００３９】このように形成されたネイルヘッドボール
バンプにＴＡＢフィルムのインナーリードの中心孔を係
合させ、この上にキャピラリーツールの小判形状の平坦
部３ｈを移動降下させて圧し、圧着カシメを完成させ
る。
【００４０】図３Ａはキャピラリーツール３の先端部の
詳細を示していて、あらかじめ形成された金属ボール１
５がキャピラリーツール３の先端部底面の小判形状の第
１の円内にある毛細管部３ｃの一端に吸着された状態を
表している。図３Ｂはこの先端部に吸着された金属ボー
ル１５が熱圧着または超音波熱圧着によりネイルヘッド
状に変形されて、ネイルヘッドボールバンプ１６が電極
パッド１０ａに接合された状態を示し、キャピラリーツ
ール３の吸圧着先端部３ｄの形状に倣ってネイルヘッド
ボールバンプ１６が形成されている。
【００４１】次に、図４および図５を参照しながらこの
実施例によるバンプ形成工程とそれに引き続くリード接
合工程とを説明する。
【００４２】図４は上述した超音波熱圧着装置によるワ
イヤーレスボールボンディングにおけるバンプ形成の詳
細を示していて、まず、図４Ａに示すように、金属ボー
ル１５をキャピラリーツール３の先端部の小判形状をし
た底面の第１の円内にある毛細管部３ｃに吸着し、その
直下部に一定の高さを隔て基板８上に設置されたＩＣチ
ップ７の電極パッド７ａの中央に金属ボールを吸着した
毛細管部が降下できるようにキャピラリーツール３を位
置設定する。
【００４３】次に、図４Ｂに示すように、キャピラリー
ツール３を矢印方向に降下させ、超音波熱圧着法によ
り、金属ボール１５を圧着変形させてネイルヘッドボー
ルバンプ１６を形成する。この後、図４Ｃに示すよう
に、キャピラリーツール３を矢印の方向に上昇させる。
このようにして、キャピラリーツール３の吸圧着先端部
３ｄの形状に倣ってプレス成形された状態で、電極パッ
ド７ａ上にネイルヘッドボールバンプ１６が形成され
る。
【００４４】図５は、バンプ形成に引き続いて行なうこ
の実施例によるリード接合方法の工程を示す。まず、上
述のバンプ形成方法によってＩＣチップ７の電極パッド
７ａ上に形成されたバンプ１６をＴＡＢフィルム１３の
インナーリード１４の中心孔１４ａに係合させる。次に
図５Ａに示すようにキャピラリーツール３を上記バンプ
形成後直上に引き上げた状態から、キャピラリーツール
３底面の小判形状の第２の円に対応するカシメを行うた
めの平坦部３ｈの中心部がインナーリード１４の中心孔
１４ａに係合させられたバンプ１６の中央突起部１６ａ
の直上に位置するようにキャピラリーツール３を水平に
ｌと等しい距離、移動させる。
【００４５】引き続いて、図５Ｂに示すように、キャピ
ラリーツール３を矢印方向に降下させ、カシメを行う平
坦部３ｈによってインナーリード１４に係合させられた
バンプ１６を圧して圧着カシメ１７を形成する。この
後、図５Ｃに示すように、キャピラリーツール３を上昇
させる。このようにして、ネイルヘッドボールバンプ１
６より、圧着カシメ１７が形成される。
【００４６】この実施例における圧着時には、従来のワ
イヤーボールボンディング技術やスタッドバンプ技術な
どで用いられている圧着方法を利用することができる。
例えば、超音波を作用させながら圧力を加えて接合する
超音波圧着方法や、加熱しながら圧力を加えて接合する
熱圧着方法、あるいは超音波と熱とを作用させながら圧
力を加えて接合する超音波熱圧着法を好適に用いること
ができる。
【００４７】また、この実施例におけるキャピラリーツ
ール３の毛細管部３ｃは従来のものに比較して径を小さ
くすることが可能であるため、金属ボールの圧着変形率
が大きく、また、圧着荷重面積も大きく取ることができ
るので、接合強度および品質も向上させることができ
る。
【００４８】金属ボール１５の素材としては、導電性、
耐久性さらに作業性に優れたＡｕ（金）、Ａｇ（銀）お
よびＣｕ（銅）の中から選ばれた金属、あるいはＡｕ−
Ｓｎ（スズ）、Ｓｎ−Ｐｂ（鉛）およびＩｎ（インジウ
ム）−Ｐｂの中から選ばれた共晶合金をキャピラリーツ
ール３により選択的に吸着して用いることができる。
【００４９】なお、この実施例の変形例としては、気密
蓋１０に吸配管口を設けて、この吸配管口に吸着配管１
１を接続する。そして、気密蓋１０の中空部を通じてキ
ャピラリーツール３の中空円筒部３ａの内部を排気する
ことにより、このキャピラリーツール３の先端部に金属
ボール１５を吸着する。以後の工程は上述の実施例と同
じである。
【００５０】また、この発明により形成されたネイルヘ
ッドボールバンプ１６は、その高さの精度が従来のワイ
ヤーを切断するものと比して充分に高いものであるが、
必要であれば、別工程として、圧着平坦部３ｈを用いた
高さ平準化を行うようにしても良い。
【００５１】この発明は、ワイヤーレスボールボンディ
ング法に限らず、ワイヤーレスボールボンディング法の
ツールとしても使用することができる。図６は、この場
合の説明に用いるもので、理解の容易のために、上述し
たワイヤーレスボールボンディング法によるネイルヘッ
ドボールバンプ１６の形成も図６Ａ、および図６Ｂに示
されている。
【００５２】図６Ｃは、ワイヤーボールボンディング法
によりバンプ形成を行うためにこの発明を使用した場合
を示す。毛細管部３ｃに金属ワイヤー１８が挿通され、
その先端にワイヤー金属ボール２０が形成される。次
に、図６Ｄに示すように、このワイヤー金属ボール２２
をキャピラリーツール３の先端部で圧着変形し、そし
て、キャピラリーツール３を上方に移動してからワイヤ
ーを切断し、これによってネイルヘッドワイヤーバンプ
２２を形成する。
【００５３】以上、この発明をＩＣチップの電極パッド
とＴＡＢフィルムのインナーリードおよびリードフレー
ムとを接合する場合に適用した実施例について説明した
が、この発明はこのような場合に限らず、外部回路端子
と接合する場合や、ＩＣチップをフリップチップボンデ
ィングする場合などのように、微小なリードと被接合部
材とを接合する場合などに広く適用することができる。
また、複数の接合ポイントがあり、次々とスティッチ状
に接合しなければならない場合にも適用することができ
る。
【００５４】
【発明の効果】以上説明したように、この発明による電
子部品の接合装置によれば、あらかじめ冶金学的に安定
形成された高精度かつ高品質の金属ボールをその先端部
に吸着させ、この金属ボールを圧着変形させることによ
り、ＩＣチップなどの電子回路素子の電極パッド上に高
精細かつ高品質のバンプを形成することができ、リード
フレームやＴＡＢフィルムのインナーリードなどの被接
合部材とを接合する際に被接合部材へのダメージを小さ
くすることができる。さらに、同じツールの底面の圧着
平坦部によって、リードフレームやＴＡＢフィルムのイ
ンナーリードなどの被接合部材の中心孔に係合されたネ
イルヘッドバンプをカシメ圧着接合することにより高精
細かつ高品質のリード接合を行うことができる。
【００５５】また、この発明は、キャピラリー先端部に
カシメ専用の平坦部を設けているのでリードとバンプと
の接着接合面積を大きく取ることができ、カシメ圧着あ
るいはバンプ平準化をするためにバンプの中央突起部に
荷重エネルギーを集中させればよいので荷重エネルギー
を節約することができる。
【００５６】この発明による電子部品の接合装置によれ
ば、カシメ圧着状態ではキャピラリー平坦部が直接リー
ドに接触しないで緩衝作用を有する金属バンプを介して
いるので超音波を吸収してＩＣチップへのダメージを低
減し、キャピラリーおよびリードへの傷、変形、磨耗等
を大幅に減少させることができる。
【００５７】この発明による電子部品接合用バンプ形成
方法によれば、熱処理された脆いワイヤーボールではな
いので、ＩＣチップなどの電子回路素子の電極パッド上
に熱圧着または超音波熱圧着によりネイルヘッド状に圧
着変形させたときに生じるバンプの中央突起をキャピラ
リーツール先端の高精度の平坦部で各バンプ高さを揃え
ることができる。
【００５８】この発明による電子部品の接合装置によれ
ば、同一ツールによって、金属ボールの吸配着およびネ
イルヘッドバンプの中央突起形成とこの直後のリードカ
シメ圧着接合の３機能が可能となるため、別工具が不要
となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例による超音波熱圧着装置の
要部斜視図である。
【図２】この発明の一実施例による電子部品の接合装置
のボンディングツールの要部平面図および要部断面図で
ある。
【図３】この発明の一実施例による電子部品の接合装置
のボンディングツールのキャピラリーツールの先端部の
断面図およびこのボンディングツールを用いて形成され
るネイルヘッドボールバンプを示す略線図である。
【図４】この発明の一実施例によるバンプ形成方法を説
明するための工程図である。
【図５】この発明の一実施例によるリード接合方法を説
明するための工程図である。
【図６】この発明の一実施例による電子部品の接合装置
のボンディングツールのキャピラリーツールの変形例を
示す断面図およびこのボンディングツールを用いて形成
されるネイルヘッドワイヤーバンプおよびネイルヘッド
ボールバンプを示す略線図である。
【図７】従来の電子部品の接合装置の要部斜視図であ
る。
【図８】従来の電子部品の接合装置における接合を行う
部分の拡大図である。
【図９】従来の電子部品の接合装置のキャピラリーツー
ルの先端部の断面図およびこのキャピラリーツールを用
いて形成されるネイルヘッドワイヤーバンプを示す略線
図である。
【図１０】従来のスタッドバンプ技術によるバンプ形成
方法およびＴＡＢリード接合方法を説明するための工程
図である。
【符号の説明】
１ 超音波発生器 ２ ビーム ３ キャピラリーツール ３ｈ 圧着平坦部 ７ ＩＣチップ ７ａ 電極パッド １０ 気密蓋 １１ 吸着配管 １２ リードフレーム １３ ＴＡＢフィルム １４ インナーリード １５ 金属ボール １６ ネイルヘッドボールバンプ １７ 圧着カシメ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 球状の金属片を吸着するための管部と、 上記管部の上記球状の金属片を吸着する側の一端部に設
    けられた吸着口と、 上記吸着口の近傍に設けられた略平坦な圧着形成部とを
    有する電子部品のリード接合装置。
  2. 【請求項２】 上記一端部の端面は、第１の円および第
    ２の円とを並列し、 上記第１の円および上記第２の円の間を平面で繋いだ小
    判形状とされ、 上記第１の円の中心に上記吸着口を設け、上記第２の円
    に上記吸着口が含まれない関係としたことを特徴とする
    請求項１記載の電子部品のリード接合装置。
  3. 【請求項３】 上記一端部の端面において、 上記小判形状の上記第２の円の中心は上記第１の円の中
    心より上記球状の金属片の径以上離れた所に形成されて
    いることを特徴とする請求項２記載の電子部品のリード
    接合装置。
  4. 【請求項４】 球状の金属片を吸着するための管部と、 上記管部の上記球状の金属片を吸着する側の一端部に設
    けられた吸着口と、 上記吸着口の近傍に設けられた略平坦な圧着形成部とか
    らなり、 上記吸着口から離れるに従って径が減少するテーパ状の
    内周面を有する電子部品のリード接合装置を使用し、上
    記球状の金属片を、金属Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕおよび共晶合
    金Ａｕ−Ｓｎ、Ｓｎ−Ｐｂ、Ｉｎ−Ｐｂより成る群より
    選択して上記吸着口に吸着し、上記球状の金属片を被圧
    着部材に熱圧着または超音波熱圧着することにより、圧
    着接合するための逆テーパ状の突起を中央に有するバン
    プを形成するようにした電子部品接合用バンプ形成方
    法。
  5. 【請求項５】 さらに、上記バンプの上記突起にＴＡＢ
    フィルムのリードの孔を係合させて、上記略平坦な圧着
    形成部によりカシメ圧着接合することを特徴とする請求
    項４記載の電子部品のリードカシメ接合方法。
  6. 【請求項６】 上記バンプを形成した後、上記略平坦な
    圧着形成部により上記バンプの高さを揃えるバンプ平準
    化を行うようにした請求項４記載の電子部品接合用バン
    プ形成方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7170185B1 (en) * 1997-12-08 2007-01-30 3M Innovative Properties Company Solvent assisted burnishing of pre-underfilled solder bumped wafers for flipchip bonding
CN107275243A (zh) * 2017-06-06 2017-10-20 潮州三环（集团）股份有限公司 焊接劈刀及其制备方法

Cited By (3)

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CN107275243A (zh) * 2017-06-06 2017-10-20 潮州三环（集团）股份有限公司 焊接劈刀及其制备方法
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