JPH0737930A - Bonding device and bump formation - Google Patents
Bonding device and bump formationInfo
- Publication number
- JPH0737930A JPH0737930A JP5177763A JP17776393A JPH0737930A JP H0737930 A JPH0737930 A JP H0737930A JP 5177763 A JP5177763 A JP 5177763A JP 17776393 A JP17776393 A JP 17776393A JP H0737930 A JPH0737930 A JP H0737930A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- capillary
- gas
- bonding
- bump
- bonding wire
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/10—Bump connectors ; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/11—Manufacturing methods
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/11—Manufacturing methods
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Wire Bonding (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、細線から良好なボール
を形成する技術、及び被ボンディング体に金属突起(以
下、バンプという)を形成する技術に関するものであ
り、特に半導体のチップ上の電極、リードフレームの先
端あるいはプリント基板等に導体金属のバンプを形成す
る技術もしくは微細な導体金属を正確な位置にそして確
実に供給する技術に適用して有効な技術に関するもので
ある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique for forming a good ball from a thin wire and a technique for forming a metal protrusion (hereinafter referred to as a bump) on a body to be bonded, and particularly to an electrode on a semiconductor chip. The present invention relates to a technique effectively applied to a technique for forming a bump of a conductive metal on the tip of a lead frame or a printed circuit board or a technique for supplying a fine conductive metal to a precise position and surely.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体の電極を形成する方法として、ボ
ンディングワイヤの先端部にこれの金ボールを形成し、
半導体素子の電極パッド面に圧着したのちに上記金ボー
ルからボンディングワイヤを切離し、バンプを形成する
ことが知られている。2. Description of the Related Art As a method of forming a semiconductor electrode, a gold ball is formed at the tip of a bonding wire,
It is known that a bonding wire is cut off from the gold ball and then a bump is formed after pressure bonding to an electrode pad surface of a semiconductor element.
【0003】この方法については、特開昭48−767
8号公報等に記載されている。This method is disclosed in JP-A-48-767.
No. 8 publication and the like.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の技術
を利用してハンダバンプを形成しようとしたところ、ボ
ンディングワイヤが金以外は、真球度の高い良質のボー
ルを形成をすることができなかった。そこで本発明者
が、検討を重ねたところ、ボンディングワイヤ状態でワ
イヤ表面に酸化膜が形成されていると、そのワイヤ表面
酸化膜が起因して良質のボールが得られないこと。さら
に、形成されていくボール表面に酸化膜が出来ることも
影響して満足できる真球が得られないこと。また同じ大
きさのボール、すなわち同じ大きさのバンプを形成する
ために必要な要因であるキャピラリの先端から突出させ
るボンディングワイヤ長さ量が安定していないことなど
の問題があることを見出した。However, when an attempt was made to form a solder bump using the above-mentioned technique, it was not possible to form a high-quality ball having a high sphericity except that the bonding wire was gold. . Therefore, the inventors of the present invention have made extensive studies and found that if an oxide film is formed on the wire surface in the bonding wire state, a good quality ball cannot be obtained due to the wire surface oxide film. In addition, the formation of an oxide film on the surface of the ball that is being formed also affects the formation of a satisfactory sphere. It was also found that there is a problem that the length of the bonding wire projected from the tip of the capillary is not stable, which is a factor necessary for forming balls of the same size, that is, bumps of the same size.
【0005】本発明の目的は、酸化しやすい素材からな
るボンディングワイヤを使用するばあいであっても、確
実に、そして一定の大きさで形状の良好なボール、また
はバンプを形成する技術を提供するものである。An object of the present invention is to provide a technique for reliably forming a ball or bump having a certain size and a good shape even when a bonding wire made of a material which is easily oxidized is used. To do.
【0006】本発明の目的は、水素ガスなどの引火性の
有る還元性ガスを使用しても危険度を低減しうるボンデ
ィング技術を提供するものである。An object of the present invention is to provide a bonding technique which can reduce the risk even when a flammable reducing gas such as hydrogen gas is used.
【0007】本発明の他の目的は、放電時のガス雰囲気
を一様にする機構のコンパクト化ができる技術を提供す
るものである本発明の他の目的は、異常放電を低減でき
るボンディング技術を提供するものである。Another object of the present invention is to provide a technique capable of downsizing a mechanism for uniformizing a gas atmosphere during discharge. Another object of the present invention is to provide a bonding technique capable of reducing abnormal discharge. It is provided.
【0008】本発明の前記ならびにそのほかの目的と新
規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかに
なるであろう。The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記
の通りである。The outline of the representative one of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
【0010】すなわち、ガス管状部、ガス供給部を導電
性材である場合、トーチ電極と接続して同電位とし、あ
るいは、ガス管状部及びガス供給部のみを非導電材と
し、それらを一体的に連結し、ガス管状部の上部に部分
的に開口部を設け、上記トーチ電極の電極部分を露出さ
せるものである。That is, when the gas tubular portion and the gas supply portion are made of a conductive material, they are connected to the torch electrode so as to have the same potential, or only the gas tubular portion and the gas supply portion are made of a non-conductive material and they are integrated. And to form an opening partly above the gas tubular part to expose the electrode part of the torch electrode.
【0011】また、キャピラリの先端から一定量のボン
ディングワイヤを送りだしたのちクランパを閉じた状態
で上昇させ、バンプからボンディングワイヤを切断する
工程において、ワイヤを必要な長さ分送りだすまでキャ
ピラリを上昇させたのち、完全に停止した状態でクラン
パを閉じ、閉じたのちにさらにクランパを上昇させて切
断するものである。In addition, after sending a fixed amount of bonding wire from the tip of the capillary, it is raised with the clamper closed, and in the process of cutting the bonding wire from the bump, raise the capillary until the wire is fed by the required length. After that, the clamper is closed in a completely stopped state, and after closing, the clamper is further lifted and cut.
【0012】さらには、キャピラリの先端でボールを押
しつぶしてバンプを形成したのちにキャピラリでバンプ
を押さえた状態で、ボンディングワイヤをバンプから引
き離すものである。Further, the ball is crushed by the tip of the capillary to form a bump, and then the bonding wire is separated from the bump while the bump is pressed by the capillary.
【0013】[0013]
【作用】これにより、トーチ電極からボンディングワイ
ヤへの異常放電を発生させることなく安定した状態で、
放電領域にガスを吐出するノズル口を極めて近付けるこ
とができ、またガス管状部を小さくコンパクトにするこ
とができる。また、そのため、すばやいガスの均一化が
可能となりガスの使用量も低減できると共に、爆発等の
危険要因を低減できるものである。By this, in a stable state without generating abnormal discharge from the torch electrode to the bonding wire,
The nozzle port for discharging gas can be brought very close to the discharge region, and the gas tubular portion can be made small and compact. Further, therefore, the gas can be quickly made uniform, the amount of the gas used can be reduced, and the risk factors such as explosion can be reduced.
【0014】また、クランパが完全に閉じるまでの時
間、クランパの移動を停止させているので、正確な長さ
でボンディングワイヤをキャピラリの先端から送りだす
ことができ、一定の大きさのボール、しいてはバンプを
形成できるものである。Further, since the movement of the clamper is stopped until the clamper is completely closed, the bonding wire can be sent out from the tip of the capillary with an accurate length, and a ball of a certain size, Are capable of forming bumps.
【0015】さらには、ボンディング面へのバンプ圧着
強度が低減することなく安定した接触面の信頼性を向上
できるものである。Furthermore, the reliability of the stable contact surface can be improved without reducing the bump pressure bonding strength to the bonding surface.
【0016】[0016]
【実施例】図1は、本発明の1実施例であるバンプボン
ディング装置の主要部概略断面図、図2は、図1で使用
するキャピラリの先端部説明図、図3(a)(b)は、
バンプを形成するための説明図である。以下図面を用い
て詳細に説明する。FIG. 1 is a schematic sectional view of a main part of a bump bonding apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory view of the tip of a capillary used in FIG. 1, and FIGS. 3 (a) and 3 (b). Is
It is an explanatory view for forming a bump. The details will be described below with reference to the drawings.
【0017】1は、ボンディングワイヤ2をガイドする
ためのボンデイングツールで、キャピラリといい、略中
央部にはガイド孔3が形成されている。図2で示すよう
に、キャピラリ1のガイド孔3の下端は、漏斗状部4に
なっており、前記ボンディングワイヤ2の先端部にボー
ル5を形成したさい保持するようになっている。また、
キャピラリ1のガイド孔3の下端には、部分的に幅広部
6が形成されており、基板7上にバンプ8を形成した際
に生じるヒゲ状部9を前記幅広部6で押圧して修正でき
るようになっている。10は、キャピラリ1を上下動自
在に保持するボンディングアームであり、図示しないX
Yテーブルに搭載されてXY方向に自在に動くボンディ
ングヘッドに、Z方向に揺動自在に接続されている。Reference numeral 1 denotes a bonding tool for guiding the bonding wire 2, which is called a capillary, and a guide hole 3 is formed at the substantially central portion thereof. As shown in FIG. 2, the lower end of the guide hole 3 of the capillary 1 is a funnel-shaped portion 4 for holding the ball 5 formed at the tip of the bonding wire 2. Also,
A wide portion 6 is partially formed at the lower end of the guide hole 3 of the capillary 1, and the beard-shaped portion 9 generated when the bump 8 is formed on the substrate 7 can be corrected by pressing the wide portion 6. It is like this. Reference numeral 10 denotes a bonding arm that holds the capillary 1 so as to be vertically movable, and is not shown in the drawing.
A bonding head mounted on a Y table and movable in the XY directions is swingably connected in the Z direction.
【0018】11は、トーチ電極であり、本実施例では
この電極11にマイナスの電位、ボンディングワイヤ2
にプラスの電位として高電位差を付加することにより放
電させ、ボンディングワイヤ2の先端にボール5を形成
するものである。12はガス供給部であり、本実施例で
は、導電性金属の第1のガス供給部12aと第2のガス
供給部12bが2つ設けられている。第1のガス供給部
12aは、トーチ電極11の電極部11aにノズル口の
先端が近接して配設され、かつトーチ電極11と一体的
に接続されている。第2のガス供給部12bは、上記ト
ーチ電極11を収納し、さらにキャピラリ先端からでて
いるボンディングワイヤを収容できる大きさで設けられ
た中空のガス管状部13で、その一端から内部にガスが
供給できるように設けられており、第1のガス供給部1
2aから吐出するガスに対向してガスが流れ出るように
なっている。このとき、第1のガス供給部12aから流
れるガスの流速と第2のガス供給部12bから流れるガ
スの流速を調整し、ガス管状部13内に外気が巻き込ま
れないようになっている。Reference numeral 11 is a torch electrode. In this embodiment, a negative potential is applied to the electrode 11 and the bonding wire 2 is used.
A high potential difference is applied as a positive potential to the electric potential to cause electric discharge to form the ball 5 at the tip of the bonding wire 2. Reference numeral 12 is a gas supply unit, and in this embodiment, two first and second gas supply units 12a and 12b made of a conductive metal are provided. The first gas supply unit 12 a is arranged such that the tip of the nozzle opening is close to the electrode unit 11 a of the torch electrode 11 and is integrally connected to the torch electrode 11. The second gas supply portion 12b is a hollow gas tubular portion 13 that is large enough to accommodate the torch electrode 11 and a bonding wire extending from the tip of the capillary. The first gas supply unit 1 is provided so that it can be supplied.
The gas flows out in opposition to the gas discharged from 2a. At this time, the flow velocity of the gas flowing from the first gas supply unit 12a and the flow velocity of the gas flowing from the second gas supply unit 12b are adjusted so that the outside air is not entrained in the gas tubular portion 13.
【0019】これにより、少なくとも放電時その領域の
還元ガス濃度は高い状態を維持でき、かつ引火する危険
性を低減している。尚、本実施例では還元性のガスとし
て水素ガスを、希ガスとしてアルゴンを用い、これらを
混合し使用している。As a result, at least during the discharge, the reducing gas concentration in that region can be kept high and the risk of ignition is reduced. In this embodiment, hydrogen gas is used as the reducing gas, argon is used as the rare gas, and these are mixed and used.
【0020】前記ガス管状部13は、第1のガス供給部
12aに接続固定され、スイングアーム14によりトー
チ電極11、第1のガス供給部12a、ガス管状部13
が一体となってスイング動作自在に取り付けられてい
る。15は、本実施例ではガス管状部13の上部に形成
された開口部であり、この開口部15をとうしてキャピ
ラリ1の先端部及びボンディングワイヤ2の下端が、ト
ーチ電極11の電極11aに近接させている。なお、本
実施例では、トーチ電極11、第1のガス供給部12
a、ガス管状部13が一体でマイナス電位であるので、
ボンディングワイヤ2に最も近いトーチ電極11に安定
してかつ確実に放電することになり、従って、開口部1
5の幅Lを狭くしても、トーチ電極11からガス管状部
13へ異常放電する等の問題は回避できる。The gas tubular portion 13 is connected and fixed to the first gas supply portion 12a, and the torch electrode 11, the first gas supply portion 12a, and the gas tubular portion 13 are fixed by the swing arm 14.
Are attached so that they can swing freely. Reference numeral 15 denotes an opening formed in the upper portion of the gas tubular portion 13 in the present embodiment. Through this opening 15, the tip of the capillary 1 and the lower end of the bonding wire 2 are connected to the electrode 11a of the torch electrode 11. It is in close proximity. In this embodiment, the torch electrode 11 and the first gas supply unit 12 are
a, since the gas tubular portion 13 is integrally negative potential,
The torch electrode 11 closest to the bonding wire 2 is stably and surely discharged, and therefore the opening 1
Even if the width L of 5 is narrowed, a problem such as abnormal discharge from the torch electrode 11 to the gas tubular portion 13 can be avoided.
【0021】尚、トーチ電極11のみを導電金属とし、
第1のガス供給部12a、ガス管状部13を非導電性金
属、例えばガラス(石英)製であっても同様の効果を得
られる。また、図4で示すように、第2のガス供給部1
2bを1本のノズルで形成するのではなく、複数本のノ
ズル12c、12cで構成し、同量のガス量であっても
ガス流速を速くして、より一層外気が巻き込まないよう
にしても良い。Incidentally, only the torch electrode 11 is made of a conductive metal,
Similar effects can be obtained even if the first gas supply part 12a and the gas tubular part 13 are made of a non-conductive metal such as glass (quartz). Further, as shown in FIG. 4, the second gas supply unit 1
Even if 2b is not formed by one nozzle, it is constituted by a plurality of nozzles 12c, 12c, and even if the amount of gas is the same, the gas flow velocity is increased to prevent the outside air from being further entrained. good.
【0022】図5(a)〜(g)は、バンプボンディン
グ方法を説明するための工程概略図である。図5(a)
は、ボンディングワイヤ2の先端にボール5が形成され
ている状態を示しており、このときクランパ16は
「開」状態となっている。次に、図5(b)に示すよう
に、ボール5が形成されたボンディングワイヤ2をキャ
ピラリ1で漏斗状部4で保持しつつ下降させて所望の被
ボンディング体である基板7(例えば、半導体チップの
電極、プリント基板等)に押しつける。これにより、キ
ャピラリ1の漏斗状部4の内壁面でボールがつぶされ、
その内壁面の形状にあわせて図5(c)で示すようにバ
ンプ8が形成される。クランパ16はキャピラリ1に追
随して同じ上下動するよう図示しないボンディングヘッ
ドに取り付けられている。次に、基板7から距離H離れ
るまでキャピラリ1を上昇させたのち停止させる。そし
て、図5(d)で示すように、キャピラリ1が完全に停
止した後、すなわちクランパ16が完全に停止する時間
経過したのち、クランパ16を「閉」とし、ボンディン
グワイヤ2を挟持させる。この状態で、クランパ16及
びキャピラリ1を上昇させることにより、図5(e)の
ようにバンプ8の状部からボンディングワイヤ2が切断
される。なお、このときには、まだバンプ8の上部に
は、切断の際に生じるヒゲ状部9が残存している。次に
キャピラリ1が放電位置に移動して停止すると同時に、
スイングアーム14によりトーチ電極11の電極部11
aがボンディングワイヤ2の真下に近接して移動する。
ガス管状部13内には、第1のガス供給部12aと第2
のガス供給部12bから還元性のガス、例えば水素ガス
が放電領域であるボンディングワイヤ2の先端及び放電
トーチ方向に向けて噴射供給されている(図5
(e))。ガス管状部13は、移動中に、さらにはキャ
ピラリ1の移動に伴って乱れたガス管状部内のガス雰囲
気が安定する間、短時間停止している。そして、ガス雰
囲気が安定するタイミングに放電が開始されよう時間が
設定されている。図5(g)では、バンプ形成ののちボ
ンディングワイヤ2の先端にボール5が形成され、キャ
ピラリ2の漏斗状部4にボール5が位置するようになっ
ている。図6は、キャピラリ−クランパ動作説明図であ
り、縦軸はキャピラリの高さ、横軸は時間を示してい
る。例えば、点Aでは、ボンディングワイヤ2の先端に
ボール5を形成したキャピラリ2を下降させているとき
(図5(a))で、クランパ16は「開」であることを
示している。それぞれ点A〜点Gは、それぞれ図5
(a)〜図5(g)のキャピラリ−クランパ動作に該当
している。図で明らかなように、キャピラリ1が点Pか
ら点Qまで上昇したとき、すなわちキャピラリ1の先端
から所望長さHだけボンディングワイヤ2が送り出され
たとき、キャピラリ1の上動は点Qから点Rで示す時間
停止している。そのキャピラリ1が停止した時間中、キ
ャピラリ1と同様に動作しているクランパ16は、停止
した状態で閉じることになり、そのため確実に所望長さ
Hだけ送り出されたときにワイヤ2をつかんでいる。そ
の後ワイヤ2を切断するために、点Rから点Sまでキャ
ピラリ1を上動させていることがわかる。5A to 5G are schematic process diagrams for explaining the bump bonding method. Figure 5 (a)
Shows the state in which the ball 5 is formed at the tip of the bonding wire 2, and the clamper 16 is in the "open" state at this time. Next, as shown in FIG. 5B, the bonding wire 2 on which the ball 5 is formed is held by the capillary 1 while being held by the funnel-shaped portion 4 and is lowered to move the substrate 7 (for example, a semiconductor It is pressed against the chip electrode, printed circuit board, etc.). As a result, the ball is crushed on the inner wall surface of the funnel-shaped portion 4 of the capillary 1,
The bumps 8 are formed according to the shape of the inner wall surface as shown in FIG. The clamper 16 is attached to a bonding head (not shown) so as to follow the capillary 1 and move in the same vertical direction. Next, the capillary 1 is raised until it is separated from the substrate 7 by a distance H and then stopped. Then, as shown in FIG. 5D, after the capillary 1 is completely stopped, that is, after the time when the clamper 16 is completely stopped, the clamper 16 is closed and the bonding wire 2 is held. By raising the clamper 16 and the capillary 1 in this state, the bonding wire 2 is cut from the bump 8 as shown in FIG. At this time, the whisker-like portion 9 generated during cutting still remains on the upper portion of the bump 8. Next, the capillary 1 moves to the discharge position and stops, and at the same time,
The swing arm 14 causes the electrode portion 11 of the torch electrode 11 to move.
a moves close to directly below the bonding wire 2.
In the gas tubular part 13, the first gas supply part 12a and the second gas supply part 12a
A reducing gas, for example hydrogen gas, is jetted and supplied from the gas supply unit 12b of the above toward the tip of the bonding wire 2 which is the discharge region and the direction of the discharge torch (FIG. 5).
(E)). The gas tubular portion 13 is stopped for a short time during the movement, and further while the gas atmosphere in the gas tubular portion disturbed by the movement of the capillary 1 is stable. The time is set so that the discharge is started at the timing when the gas atmosphere becomes stable. In FIG. 5G, the ball 5 is formed at the tip of the bonding wire 2 after the bump is formed, and the ball 5 is located in the funnel-shaped portion 4 of the capillary 2. FIG. 6 is a diagram for explaining the capillary-clamper operation, in which the vertical axis represents the height of the capillary and the horizontal axis represents time. For example, the point A indicates that the clamper 16 is “open” when the capillary 2 having the ball 5 formed at the tip of the bonding wire 2 is lowered (FIG. 5A). Points A to G are respectively shown in FIG.
This corresponds to the capillary-clamper operation of (a) to FIG. 5 (g). As is apparent from the figure, when the capillary 1 rises from the point P to the point Q, that is, when the bonding wire 2 is sent out from the tip of the capillary 1 by the desired length H, the upward movement of the capillary 1 is from the point Q to the point. It is stopped for the time indicated by R. During the time when the capillary 1 is stopped, the clamper 16 operating similarly to the capillary 1 is stopped and closed, so that the wire 2 is surely grasped when the desired length H is delivered. . After that, in order to cut the wire 2, it is understood that the capillary 1 is moved upward from the point R to the point S.
【0023】上述のようにして形成したバンプ8の接続
が完了したのち、バンプ8のヒゲ状部9を図3(a)で
示すようにキャピラリ1のガイド孔3内にワイヤ2を引
っ込めておき、図3(b)で示すようにキャピラリ1の
先端部に設けた幅広部6にて複数個続けてたたきつぶし
修正している。After the connection of the bumps 8 formed as described above is completed, the whiskers 9 of the bumps 8 are retracted into the guide holes 3 of the capillary 1 as shown in FIG. 3 (a). As shown in FIG. 3B, a plurality of wide portions 6 provided at the tip of the capillary 1 are continuously crushed for correction.
【0024】図7は、上記説明とは異なるバンプ形成方
法の概略説明図である。図7(a)で示すように、キャ
ピラリ21にガイドされたボンディングワイヤ22の先
端部の下方にトーチ電極を内蔵したガス管状部26をを
駆動させ、放電によりワイヤ先端にボール27を形成す
る。このときキャピラリ21とクランパ25との離間距
離は、幅L1であったとする。次に、幅L1を保ったまま
キャピラリ21とクランパ25を下降させていき、予め
設定した位置(この位置をテール長設定点と呼ぶことに
する)でクランパ25のみ停止する(図7(b))。キ
ャピラリ21はそのままさらに下降し、被ボンディング
点23にボール27が当接したとき停止するようになっ
ている。このときキャピラリ21は、テール長設定点か
ら図7(c)の場合、幅L2下降したことになる。次に
図7(d)で示すようにクランパ25を「閉」としワイ
ヤ22を挾持する。その後クランパ25をL3上昇させ
バンプ24からワイヤ22を分離する。次にキャピラリ
21とクランパ25の離間距離を幅L1となるようクラ
ンパ25を移動させ、キャピラリ21の先端からテール
長l(l=L2)分突出することになる。その後、図7
(a)で説明した工程にもどり、これを繰返し動作させ
ることにより複数のバンプを形成することが可能とな
る。この方法によれば、形成したバンプをキャピラリで
押さえつつ形成できるので、バンプからボンディングワ
イヤを分離できるので、バンプが剥離するなどのダメー
ジがないなどの効果が得られる。FIG. 7 is a schematic explanatory view of a bump forming method different from the above description. As shown in FIG. 7A, a gas tubular portion 26 having a torch electrode built therein is driven below the tip of the bonding wire 22 guided by the capillary 21, and a ball 27 is formed at the tip of the wire by electric discharge. At this time, the separation distance between the capillary 21 and the clamper 25 is assumed to be the width L 1 . Next, the capillary 21 and the clamper 25 are lowered while keeping the width L 1, and only the clamper 25 is stopped at a preset position (this position will be referred to as a tail length set point) (FIG. 7 (b)). )). The capillary 21 is further lowered as it is, and is stopped when the ball 27 contacts the bonded point 23. At this time, the capillary 21 has descended from the tail length set point by the width L 2 in the case of FIG. 7C. Next, as shown in FIG. 7D, the clamper 25 is closed and the wire 22 is held. After that, the clamper 25 is raised by L 3 to separate the wire 22 from the bump 24. Next, the clamper 25 is moved so that the separation distance between the capillary 21 and the clamper 25 becomes the width L 1, and the capillary 21 projects from the tip of the capillary 21 by the tail length 1 (l = L 2 ). After that, FIG.
It is possible to form a plurality of bumps by returning to the process described in (a) and repeating the operation. According to this method, since the formed bumps can be formed while being pressed by the capillaries, the bonding wires can be separated from the bumps, so that there is no damage such as peeling of the bumps.
【0025】図9は、本発明を利用した半導体基板の一
例の部分断面斜視図である。30は絶縁基板、例えばエ
ポキシ樹脂等からなるプリント基板であり、その表面、
裏面もしくはその内部には外部端子や他の半導体部品に
接続するため銅(Cu)などの配線31が形成されてい
る。32は上述のバンプボンディング方法にて形成した
バンプであり、各々配線31に接続している。このバン
プ32上にLSI33の外部リード34を位置合わせし
て載置し、加熱(リフロー)して接続できるようになっ
ている。FIG. 9 is a partial sectional perspective view of an example of a semiconductor substrate using the present invention. Reference numeral 30 denotes an insulating substrate, for example, a printed circuit board made of epoxy resin, the surface of which is
A wiring 31 made of copper (Cu) or the like is formed on the back surface or inside thereof for connecting to an external terminal or another semiconductor component. 32 are bumps formed by the above-mentioned bump bonding method, and are connected to the wirings 31. The external leads 34 of the LSI 33 are aligned and placed on the bumps 32, and heated (reflow) to be connected.
【0026】なお、35はLSI33のハンドリング部
材である。Reference numeral 35 is a handling member for the LSI 33.
【0027】図10は本発明を利用した半導体装置の一
例の断面図である。36は半導体チップであり、その主
表面上には半導体回路のパターンが形成されている。チ
ップ36には電極パッド上にバンプ37が前述のように
形成され接続されている。38は絶縁基板であり、その
表面にはチップ36の電極パッドと接続する配線39が
裏面には外部端子40と接続する配線41が形成され、
かつ配線39と配線41とを電気的に接続するコンタク
ト導体42が配設されている。なお、上述した外部端子
40を前述したバンプ形成方法にて作っても良い。この
場合、ボンディングワイヤの線径を外部端子の半田量に
応じて太くするか、あるいはバンプを重ね打ちして加熱
し、合体させることにより作ることが出来る。なお43
は、レジンである。FIG. 10 is a sectional view of an example of a semiconductor device utilizing the present invention. A semiconductor chip 36 has a semiconductor circuit pattern formed on the main surface thereof. The bumps 37 are formed on the electrode pads and connected to the chip 36 as described above. Reference numeral 38 denotes an insulating substrate, on the surface of which wiring 39 for connecting to the electrode pad of the chip 36 and on the back surface thereof, wiring 41 for connecting to the external terminal 40 are formed.
In addition, a contact conductor 42 that electrically connects the wiring 39 and the wiring 41 is provided. The external terminal 40 described above may be formed by the bump forming method described above. In this case, it can be manufactured by making the wire diameter of the bonding wire thicker according to the amount of solder of the external terminal, or by bumping the bumps and heating them to combine them. 43
Is a resin.
【0028】次に、本実施例の作用及び効果について説
明する。Next, the operation and effect of this embodiment will be described.
【0029】(1)雰囲気ガス吹き出し用のノズルをト
ーチ電極と一体化させることにより、トーチ電極から雰
囲気ガス吹き出し用のノズルへ異常放電することを防止
できるので、ボンデイングワイヤに確実かつ安定してボ
ールを形成することができるという効果が得られる。(1) By integrating the nozzle for blowing atmospheric gas with the torch electrode, abnormal discharge from the torch electrode to the nozzle for blowing atmospheric gas can be prevented, so that the ball can be reliably and stably attached to the bonding wire. The effect of being able to form is obtained.
【0030】(2)雰囲気ガス吹き出し用のノズルを有
するガス供給部をトーチ電極と一体化させることによ
り、トーチ電極から雰囲気ガス吹き出し用のノズルへ異
常放電を防止できるので、ガス雰囲気を維持するための
ガス管状部を小型化でき、しかも開口部を狭くすること
ができる。従って、所定のガス雰囲気に短時間で回復
し、また安定した一様のガス雰囲気を作りやすいとうい
う効果が得られる。(2) In order to maintain the gas atmosphere, the gas supply section having the nozzle for blowing the atmospheric gas can be integrated with the torch electrode to prevent abnormal discharge from the torch electrode to the nozzle for blowing the atmospheric gas. The gas tubular portion can be downsized and the opening can be narrowed. Therefore, it is possible to obtain an effect that a predetermined gas atmosphere is restored in a short time, and a stable and uniform gas atmosphere is easily created.
【0031】(3)また、上記によりガスの消費量を低
減できるという効果が得られる。(3) In addition, the effect that the gas consumption can be reduced is obtained by the above.
【0032】(4)トーチ電極と第1のガス供給部を一
体に接続し同電位となっているので、ボンディングワイ
ヤ先端に近付けて雰囲気ガスを吹き付けることが可能と
なり、よってボールを安定した形状(真球)に形成する
ことができる。(4) Since the torch electrode and the first gas supply unit are integrally connected and have the same potential, it is possible to blow the atmospheric gas close to the tip of the bonding wire, and thus the ball has a stable shape ( It can be formed into a true sphere.
【0033】(5)還元性ガスを供給することにより、
ボンディングワイヤの表面に自然に形成された酸化膜
も、放電の際の熱で還元されるので、不活性ガスに比べ
極めて真球性の高いボールが得られという効果がえられ
るものである。(5) By supplying a reducing gas,
The oxide film that is naturally formed on the surface of the bonding wire is also reduced by the heat during discharge, so that it is possible to obtain the effect that a ball having an extremely high sphericity is obtained as compared with the inert gas.
【0034】(6)ガス管状部の移動を停止したのち放
電まで遅延時間を設定することにより、ガス管状部内の
ガス雰囲気が安定した状態でボールを形成できるもので
ある。(6) The ball can be formed in a state where the gas atmosphere in the gas tubular portion is stable by setting the delay time until the discharge after stopping the movement of the gas tubular portion.
【0035】(7)クランパの上昇を一端止めクランパ
を閉じるのでワイヤのキャピラリからの突出量が安定
し、バンプ体積のバラツキのないバンプ供給が可能であ
る。(7) Since the rise of the clamper is once stopped and the clamper is closed, the amount of protrusion of the wire from the capillary is stabilized, and it is possible to supply the bumps without variation in the bump volume.
【0036】(8)バンプをキャピラリで押さえつけな
がらワイヤを引きちぎるので、バンプの接続面の信頼性
を向上させることが可能となる。(8) Since the wire is torn off while pressing the bump with the capillary, it is possible to improve the reliability of the connection surface of the bump.
【0037】以上本発明者によってなされた発明を実施
例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種種変更可能であることはいうまでもない。The invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, but the invention is not limited to the above embodiments, and various kinds of modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.
【0038】例えば、第7図で示すように、先に形成し
たバンプ17aのヒゲ状部18をつぶしつつ隣接するバ
ンプ17bを形成できるよう、バンプ間距離Dを考慮し
てキャピラリ19の先端形状を設計し、これを用いて効
率的にバンプボンディングするようにしてもよい。For example, as shown in FIG. 7, the tip shape of the capillary 19 is set in consideration of the distance D between bumps so that the adjacent bumps 17b can be formed while crushing the beard-shaped portions 18 of the bumps 17a previously formed. It may be designed and used for efficient bump bonding.
【0039】また、ボンディングワイヤ材としてハンダ
を用いているが、その他の線材、例えば金、アルミニウ
ム、銅、その他合金にも適用することができる。また、
バンプの取り付ける基板は、半導体チップの電極やリー
ドフレームのリード部、プリント配線基板等へのボンデ
ィングの限定されるものではなく、その他の電極や配線
の一部として、バンプが利用しうる部材に適用すること
ができる。Although solder is used as the bonding wire material, it can be applied to other wire materials such as gold, aluminum, copper and other alloys. Also,
The substrate to which the bumps are attached is not limited to bonding to electrodes of semiconductor chips, lead parts of lead frames, printed wiring boards, etc., and is applied to members that can be used as bumps as a part of other electrodes and wiring. can do.
【0040】またバンプ自体が電極の一部として利用さ
れる電子部品に限定されず、例えば小片部品を取り付け
るための接着剤としてバンプを利用する分野にも適用す
ることができる。Further, the bump itself is not limited to an electronic component used as a part of an electrode, and the present invention can be applied to a field in which the bump is used as an adhesive for attaching a small piece component, for example.
【0041】[0041]
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。The effects obtained by the typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
【0042】すなわち、安定したガス雰囲気中で、水素
ガスを利用しても安全で、かつ安定した放電により真球
度の良いボールを形成でき、しかも品質の良いバンプが
得られるという効果が得られる。That is, it is safe to use hydrogen gas in a stable gas atmosphere, and it is possible to form a ball having a good sphericity by stable discharge and obtain a bump having a good quality. .
【0043】また、上記理由により、品質の良いIC、
LSI等の半導体装置やそれらを組み込んだ製品の性能
を向上させることができる。For the above reasons, a high quality IC,
The performance of semiconductor devices such as LSIs and products incorporating them can be improved.
【図1】本発明の一実施例であるバンプボンディング装
置の主要部概略断面図、FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a main part of a bump bonding apparatus according to an embodiment of the present invention,
【図2】本発明の一実施例に用いるキャピラリの先端部
説明図、FIG. 2 is an explanatory view of the tip of a capillary used in one embodiment of the present invention,
【図3】本発明の一実施例のバンプ形成説明図、FIG. 3 is an explanatory diagram of bump formation according to an embodiment of the present invention,
【図4】本発明の他の実施例であるノズルの断面図、FIG. 4 is a sectional view of a nozzle according to another embodiment of the present invention,
【図5】本発明の一実施例であるバンプボンディングの
工程概略図、FIG. 5 is a schematic process diagram of bump bonding, which is one embodiment of the present invention;
【図6】本発明の一実施例であるキャピラリ−クランパ
動作説明図、FIG. 6 is an operation explanatory diagram of a capillary-clamper which is an embodiment of the present invention;
【図7】本発明の他の実施例であるバンプボンディング
の工程概略図、FIG. 7 is a process schematic diagram of bump bonding, which is another embodiment of the present invention;
【図8】本発明の他の実施例に用いるキャピラリの先端
断面図、FIG. 8 is a sectional view of the tip of a capillary used in another embodiment of the present invention,
【図9】本発明を利用したプリント基板の一例の部分断
面斜視図、FIG. 9 is a partial cross-sectional perspective view of an example of a printed circuit board using the present invention,
【図10】本発明を利用したLSIの一例の断面図であ
る。FIG. 10 is a cross-sectional view of an example of an LSI utilizing the present invention.
1……キャピラリ、2……ボンディングワイヤ、3……
ガイド孔、4……漏斗状部、5……ボール、6……幅広
部、7……基板、8……バンプ、9……ヒゲ状部、10
……ボンディングアーム、11……トーチ電極、12a
……第1のガス供給部、12b……第2のガス供給部、
13……ガス管状部、14……スイングアーム、15…
…開口部、16……クランパ、17a……バンプ、17
b……バンプ、18……ヒゲ状部、19……キャピラ
リ、21……キャピラリ、22……ボンディングワイ
ヤ、23……被ボンディング体、24……バンプ、25
……クランパ、26……ガス管状部、27……ボール、
30……プリント基板、31……配線、32……バン
プ、33……LSI、34……外部リード、35……ハ
ンドリング部材、36……半導体チップ、37……バン
プ、38……絶縁基板、39……表面配線、40……バ
ンプ、41……裏面配線、42……コンタクト導体、4
3……樹脂。1 ... Capillary, 2 ... Bonding wire, 3 ...
Guide hole, 4 ... Funnel-shaped part, 5 ... Ball, 6 ... Wide part, 7 ... Substrate, 8 ... Bump, 9 ... Beard-shaped part, 10
...... Bonding arm, 11 ...... Torch electrode, 12a
...... First gas supply unit, 12b ...... Second gas supply unit,
13 ... Gas tubular part, 14 ... Swing arm, 15 ...
… Aperture, 16 …… Clamper, 17a …… Bump, 17
b ... bump, 18 ... mustache-like portion, 19 ... capillary, 21 ... capillary, 22 ... bonding wire, 23 ... bonded body, 24 ... bump, 25
…… Clamper, 26 …… Gas tubular part, 27 …… Ball,
30 ... Printed circuit board, 31 ... Wiring, 32 ... Bump, 33 ... LSI, 34 ... External lead, 35 ... Handling member, 36 ... Semiconductor chip, 37 ... Bump, 38 ... Insulation board, 39 ... Front wiring, 40 ... Bump, 41 ... Back wiring, 42 ... Contact conductor, 4
3 ... Resin.
Claims (9)
リと、先端部においてキャピラリを保持できるボンディ
ングアームと、ボンディングアームをZ方向に可動自在
に支持するボンディングヘッドと、ボンディングヘッド
をXY方向に移動させるXYテーブルと、キャピラリに
同期して上下動し、ボンディングワイヤを挾持できる開
閉自在なクランパと、キャピラリにガイドされたボンデ
ィングワイヤの先端にボールを形成するためのトーチ電
極と、上部に開口部を有し、ボンディングワイヤ先端部
の周辺雰囲気を所望のガス不雰囲気に維持し、かつ上記
開口部からトーチ電極の電極部が露出した状態で収納し
ている中空のガス管状部と、上記ガス管状部に配設され
たガス供給部とを有しており、トーチ電極、ガス管状部
及びガス供給部が一体的に接続され、かつボンディング
時はキャピラリの下方向から退避し、放電時はキャピラ
リの下方向にくるようスイング自在となっていることを
特徴とするボンディング装置。1. A capillary for guiding a bonding wire, a bonding arm capable of holding the capillary at its tip, a bonding head for movably supporting the bonding arm in the Z direction, and an XY table for moving the bonding head in the XY directions. , An openable / closable clamper that moves up and down in synchronism with the capillary and can hold the bonding wire, a torch electrode for forming a ball at the tip of the bonding wire guided by the capillary, and an opening at the top for bonding. A hollow gas tubular portion that is housed in a state in which the surrounding atmosphere of the wire tip portion is maintained in a desired gas-free atmosphere and the electrode portion of the torch electrode is exposed from the opening, and the hollow tubular portion is disposed in the gas tubular portion. And a gas supply section, and the torch electrode, the gas tubular section and the gas supply section are Is the body connected, and a bonding device during bonding is retracted from the lower side of the capillary, during discharge is characterized in that it freely swing to come down the capillary.
給部のうち、少なくともその一つはトーチ電極の電極部
にそのガス吹き出しのノズル口が近接して配設されてい
ることを特徴とする請求項1記載のボンディング装置。2. A gas supply nozzle for supplying gas into the gas tubular portion, wherein at least one of the gas supply portions is provided with a nozzle port for blowing the gas close to the electrode portion of the torch electrode. The bonding device according to claim 1.
り、トーチ電極と電気的に接続され同電位に設定されて
いることを特徴とする請求項1記載のボンディング装
置。3. The bonding apparatus according to claim 1, wherein the gas supply portion and the gas tubular portion are made of metal and are electrically connected to the torch electrode and set to the same potential.
からなることを特徴とする請求項1記載のボンディング
装置。4. The bonding apparatus according to claim 1, wherein the gas supply section and the gas tubular section are made of a non-conductive material.
スの混合ガスであることを特徴とする請求項1から4記
載のボンディング装置。5. The bonding apparatus according to claim 1, wherein the gas is a reducing gas or a mixed gas of a reducing gas and a rare gas.
囲には、バンプの上部を押圧するための幅広部が設けら
れていることを特徴とする請求項1記載のボンディング
装置。6. The bonding apparatus according to claim 1, wherein a wide portion for pressing the upper portion of the bump is provided around the guide hole at the tip of the capillary.
ことを特徴とする請求項6記載のボンディング装置。7. The bonding apparatus according to claim 6, wherein the wide portion is provided on the entire circumference of the guide hole.
ヤを開放した状態でキャピラリを下降させ、上記キャピ
ラリによりガイドされたボンディングワイヤの先端に形
成されたボールを基板に押しつけ、ボールをつぶしバン
プを形成する工程と、キャピラリを上昇させて、上記キ
ャピラリの先端からボンディングワイヤをバンプを形成
するに必要な所定の長さ分を突出させる工程と、所定の
長さ分突出させた際キャピラリ及びクランパの上動を停
止させ、完全に停止した状態でクランパを「閉」としボ
ンディングワイヤを挾持する工程と、「閉」となったク
ランパをボンディングワイヤを挾持した状態で上昇さ
せ、前記バンプからボンディングワイヤを切り放す切断
工程とを有することを特徴とするバンプ形成方法。8. The clamper is opened, the capillary is lowered with the bonding wire opened, and the ball formed at the tip of the bonding wire guided by the capillary is pressed against the substrate to crush the ball and form a bump. And a step of raising the capillary so that the bonding wire is protruded from the tip of the capillary by a predetermined length necessary to form bumps, and when the capillary is protruded by the predetermined length, Stop the motion and hold the bonding wire with the clamper closed when it is completely stopped, and raise the clamper that is closed with the bonding wire held to cut the bonding wire from the bump. And a step of releasing the bumps.
グワイヤの先端にボールを形成する工程と、上記キャピ
ラリによりボールを基板に押しつけてボールをつぶしバ
ンプを形成する工程と、キャピラリでバンプを押さえた
状態でクランパがボンディングワイヤを挾み上昇させバ
ンプからボンディングワイヤを切り離す工程と、その後
にキャピラリ及びクランパを相対的に移動させて、キャ
ピラリの先端から所定の長さのワイヤを突出させる工程
とを有するバンプ形成方法。9. A step of forming a ball on the tip of a bonding wire guided by a capillary, a step of pressing the ball against a substrate by the capillary to crush the ball to form a bump, and a clamper with the bump being held by the capillary. A bump forming method including a step of picking up the bonding wire to separate the bonding wire from the bump, and a step of thereafter relatively moving the capillary and the clamper to project a wire of a predetermined length from the tip of the capillary. .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5177763A JPH0737930A (en) | 1993-07-19 | 1993-07-19 | Bonding device and bump formation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5177763A JPH0737930A (en) | 1993-07-19 | 1993-07-19 | Bonding device and bump formation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0737930A true JPH0737930A (en) | 1995-02-07 |
Family
ID=16036706
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5177763A Pending JPH0737930A (en) | 1993-07-19 | 1993-07-19 | Bonding device and bump formation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0737930A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5958259A (en) * | 1996-10-17 | 1999-09-28 | Kabushiki Kaisha Shinkawa | Method for forming a ball in wire bonding |
US5988482A (en) * | 1997-02-24 | 1999-11-23 | Kabushiki Kaisha Shinkawa | Discharge abnormality detection device and method for use in wire bonding apparatus |
-
1993
- 1993-07-19 JP JP5177763A patent/JPH0737930A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5958259A (en) * | 1996-10-17 | 1999-09-28 | Kabushiki Kaisha Shinkawa | Method for forming a ball in wire bonding |
US5988482A (en) * | 1997-02-24 | 1999-11-23 | Kabushiki Kaisha Shinkawa | Discharge abnormality detection device and method for use in wire bonding apparatus |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0276928B1 (en) | Wire Bonding | |
US6267290B1 (en) | Control of size and heat affected zone for fine pitch wire bonding | |
US5285949A (en) | Wire-bonding method, wire-bonding apparatus, and semiconductor device produced by the wire-bonding method | |
JP2003197669A (en) | Bonding method and bonding apparatus | |
US4909427A (en) | Bonding wire ball formation | |
US5538176A (en) | Method of forming a ball end for a solder wire | |
JP2003243441A (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof, circuit substrate and electronic apparatus | |
US5152450A (en) | Wire-bonding method, wire-bonding apparatus,and semiconductor device produced by the wire-bonding method | |
US4549059A (en) | Wire bonder with controlled atmosphere | |
JPH0737930A (en) | Bonding device and bump formation | |
US20100078464A1 (en) | Wire bonding apparatus and ball forming method | |
JP3322642B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
JP5941814B2 (en) | Die bonder apparatus and die bonding method | |
JPH03253045A (en) | Wire bonding device | |
JPH07273138A (en) | Wire bonding method | |
JPH1154541A (en) | Method and device for wire bonding | |
JP2645014B2 (en) | Wire bonding equipment | |
JP3740260B2 (en) | Bump bonder | |
JPH0461134A (en) | Semiconductor production device | |
JP2894344B1 (en) | Wire bonding method | |
JP3417659B2 (en) | Wire bonding equipment | |
JPS63266845A (en) | Wire bonding device | |
JPH05343446A (en) | Manufacture of semiconductor device | |
JPH06232209A (en) | Manufacture of semiconductor device | |
JPH0677277A (en) | Insulated-coated wire ball bonding debice and method |