TWI831248B - 凸塊形成裝置、凸塊形成方法以及凸塊形成電腦程式產品 - Google Patents

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Abstract

凸塊形成裝置(1)包括接合工具(15)及接合控制部(10)，接合控制部構成為執行壓接步驟(S14)、放出步驟(S15)、按壓步驟(S16)以及切斷步驟(S17)，基於與引線(w)相關的第一參數以及與接合工具(15)的形狀相關的第二參數，來決定接合工具(15)的軌跡中的至少放出步驟(S15)中的軌跡。

Description

凸塊形成裝置、凸塊形成方法以及凸塊形成電 腦程式產品
本發明是有關於一種凸塊(bump)形成裝置、凸塊形成方法以及凸塊形成電腦程式產品。
為了使用引線接合(wire bonding)裝置來獲取作為目標的接合形狀，必須設定多個參數，正在進行用於簡化所述參數的設定的研討。
例如，專利文獻1中揭示了一種引線接合裝置，其包括運算部件，所述運算部件接收藉由鍵盤而輸入的至少與壓接直徑及壓接厚度相關的接合形狀的資料，以產生與在接合時對接合工具前端施加的超音波功率、超音波施加時間相關的控制訊號以及與接合工具對接合點的加壓力相關的控制訊號。
專利文獻2中揭示了一種引線接合裝置，其包括運算部件，所述運算部件除了接合形狀的資料以外還接收與接合工具相關的資料，以產生與超音波功率、超音波施加時間相關的控制訊號以及與加壓力相關的控制訊號。
[現有技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本專利第2725116號公報
專利文獻2：日本專利特開平6-45413號公報
作為在半導體裝置等的接合點上形成凸塊的裝置，已知有利用引線接合技術的凸塊形成裝置。為了使用此種凸塊形成裝置來獲得作為目標的凸塊形狀，必須設定包含與從壓接引線開始直至切斷的接合工具的軌跡相關的參數在內的多個參數。然而，專利文獻1及專利文獻2中並無關於凸塊形成的記載，因此即便在凸塊形成裝置中適用專利文獻1及專利文獻2的記載，有時亦無法充分簡化參數設定。
本發明是有鑑於此種情況而完成，本發明的目的在於提供一種簡化了參數設定的凸塊形成裝置、凸塊形成方法以及凸塊形成電腦程式產品。
本發明的一形態的凸塊形成裝置包括：接合工具，將引線接合至作為接合對象的接合點；以及接合控制部，控制接合工具，以在接合點上形成凸塊，接合控制部構成為執行：壓接步驟，將從接合工具的前端部延伸出的引線的前端所形成的球部藉由接合工具的前端部而壓接至接合點；放出步驟，一邊從被壓接至接合點的球部放出引線，一邊使 接合工具移動；按壓步驟，藉由接合工具的前端部來按壓被壓接至接合點的球部的一部分，使被壓接至接合點的球部發生變形；以及切斷步驟，切斷引線而在接合點上形成凸塊，基於與引線相關的第一參數、及與接合工具的形狀相關的第二參數，來決定接合工具的軌跡中的至少放出步驟中的軌跡。
根據該形態，可簡化即便是熟練的作業者亦不容易的、用於設定多種多樣的參數的試製作業及測定作業，藉由設定第一參數及第二參數，可獲得所期望的形狀的凸塊。
所述形態中，接合控制部亦可獲取藉由輸入裝置而輸入的第一參數及第二參數，並運算接合工具的軌跡。
所述形態中，第一參數包含球部受到壓接之前的直徑、以及被壓接至接合點的球部中的形成於接合工具與接合點之間的壓接下部的直徑及厚度，第二參數包含接合工具的供引線插通的孔的孔徑、以及設在較接合工具的孔更靠前端側的斜切面的斜切面直徑及斜切角，接合控制部亦可運算被壓接至接合點的球部中的、形成於接合工具的內側的壓接上部的體積。
所述形態中，接合工具的軌跡包含遠離接合點的上升路徑，接合控制部亦可基於壓接上部的體積來運算上升路徑的距離。
所述形態中，接合工具的軌跡進而包含沿與上升路徑交叉的方向移動的滑行路徑，第一參數包含引線的直徑及材質，接合控制部亦可基於斜切面直徑以及引線的直徑及材質，來運算滑行路徑的距離。
所述形態中，接合工具的軌跡進而包含接近接合點的下降路徑，接合控制部亦可基於上升路徑的距離及引線的材質，來運算下降路徑的距離。
本發明的另一形態的凸塊形成方法包括：壓接步驟，將從接合工具的前端部延伸出的引線的前端所形成的球部藉由接合工具的前端部而壓接至接合點；放出步驟，一邊從被壓接至接合點的球部放出引線，一邊使接合工具移動；按壓步驟，藉由接合工具的前端部來按壓被壓接至接合點的球部的一部分，使被壓接至接合點的球部發生變形；以及切斷步驟，切斷引線而在接合點上形成凸塊，基於與引線相關的第一參數、及與接合工具的形狀相關的第二參數，來決定接合工具的軌跡中的至少放出步驟中的軌跡。
所述形態中，亦可為，凸塊形成於藉由引線接合而電性連接的第一接合點與第二接合點中的第一接合點處，凸塊中的靠近第二接合點側的厚度大於遠離第二接合點側的厚度。
本發明的另一形態的凸塊形成電腦程式產品使電腦執行：壓接處理，將從接合工具的前端部延伸出的引線的前端所形成的球部藉由接合工具的前端部而壓接至接合點；放出處理，一邊從被壓接至接合點的球部放出引線，一邊使接合工具移動；按壓處理，藉由接合工具的前端部來按壓被壓接至接合點的球部的一部分，使被壓接至接合點的球部發生變形；以及切斷處理，切斷引線而在接合點上形成凸塊，基於與引線相關的第一參數、及與接合工具的形狀相關的第二參數，來決定接合工具的軌跡中的至少放出處理中的軌跡。
所述形態中，所述凸塊形成電腦程式產品亦可記錄至電腦可讀取的記錄媒體中。
根據本發明，可提供一種簡化了參數設定的凸塊形成裝置、凸塊形成方法以及凸塊形成電腦程式產品。
1:凸塊形成裝置
10:接合控制部
11:基台
12:XY平台
13:接合頭
14:炬電極
15:焊針
15h:孔
15c:斜切面
16:超音波焊頭
17:引線夾持器
18:引線張力器
19:旋轉線軸
20:接合載台
21:加熱器
30:工件
40:操作部
41:顯示器
42:攝影機
50:半導體裝置
52:電極
54A~54F:凸塊
60:被壓接的球部
61:孔部
62:斜切面部
63:壓接下部
64:壓接上部
70:基板
72:電極
161:超音波振盪器
Ac:斜切角
bw:接合線
D3:壓接下部的直徑
Dc:斜切面直徑
Df:無空氣球直徑
Dh:孔徑
Dw:引線直徑
fab:無空氣球
S11~S17:步驟
T1:孔部的厚度
T2:斜切面部的厚度
T3:壓接下部的厚度
X,Y,Z:方向
w:引線
圖1是概略地表示一實施形態的凸塊形成裝置的結構的圖。
圖2是概略地表示一實施形態的凸塊形成方法的流程圖。
圖3是表示參數的輸入畫面的一例的圖。
圖4是示意性地表示即將將引線接合至接合點之前的狀態的 剖面圖。
圖5是示意性地表示剛剛將引線接合至接合點之後的狀態的剖面圖。
圖6是表示第一實施例的焊針的軌跡的一例的圖。
圖7是表示藉由第一實施例而形成的凸塊的照片。
圖8是表示藉由第一實施例而形成的凸塊的第一使用例的圖。
圖9是表示藉由第一實施例而形成的凸塊的第二使用例的圖。
圖10是表示藉由第一實施例而形成的凸塊的第三使用例的圖。
圖11是表示藉由第一實施例而形成的凸塊的第四使用例的圖。
圖12是表示藉由第一實施例而形成的凸塊的第五使用例的圖。
圖13是表示藉由第一實施例而形成的凸塊的第六使用例的圖。
圖14是表示第二實施例的焊針的軌跡的一例的圖。
圖15是表示藉由第二實施例而形成的凸塊的照片。
以下，一邊參照圖式，一邊說明本發明的實施形態。本實施形態的圖式為例示，各部的尺寸或形狀為示意性者，不應將 本申請案發明的技術範圍限定於所述實施形態來解釋。
參照圖1來說明本發明的一實施形態的凸塊形成裝置1的結構。圖1是概略地表示一實施形態的凸塊形成裝置的結構的圖。該凸塊形成裝置1例如是在引線接合的技術領域中使用的接合裝置。
如圖1所示，本實施形態的凸塊形成裝置1是包括接合控制部10、基台11、XY平台12、接合頭13、炬電極14、焊針(capillary)15、超音波焊頭16、引線夾持器17、引線張力器18、旋轉線軸(spool)19、接合載台20、加熱器21、操作部40、顯示器41以及攝影機42等而構成。
以下的實施形態中，將與成為接合對象的半導體裝置(例如半導體晶粒或晶片尺寸封裝(chip size package))或者基板或引線框(lead frame)平行的平面設為XY平面，將與XY平面垂直的方向設為Z方向。焊針15的前端位置是利用由X座標、Y座標及Z座標表示的空間座標(X，Y，Z)來確定。
基台11是可滑動地載置XY平台12而構成。XY平台12是可基於來自接合控制部10的驅動訊號而使焊針15在XY平面內移動至規定位置的移動裝置。
接合頭13是與接合臂(未圖示)一體地形成，且可基於來自接合控制部10的驅動訊號而沿Z方向移動地保持超音波焊頭16的移動裝置。接合頭13具備輕量且低重心結構，且構成為，可抑制因伴隨XY平台12的移動而產生的慣性力造成的焊針15 的移動。
超音波焊頭16是從末端朝向前端而包含末端部、凸緣部、焊頭部以及前端部的各部的桿狀構件。末端部配置有對應於來自接合控制部10的驅動訊號而振動的超音波振盪器161。凸緣部在成為超音波振動的波節點的位置經由接合臂而可共振地安裝於接合頭13。焊頭部是比末端部的直徑長地延伸的臂，包括將超音波振盪器161產生的振動的振幅予以放大並傳向前端部的結構。前端部成為可更換地保持焊針15的安裝部。超音波焊頭16整體上包括與超音波振盪器161的振動產生共振的共振結構，且構成為如下所述的結構，即，超音波振盪器161及凸緣位於共振時的振動的波節點處，焊針15位於振動的波腹點。藉由該些結構，超音波焊頭16作為將電性驅動訊號轉換為機械振動的轉換器(transducer)發揮功能。
焊針15是將引線w接合至作為接合對象的接合點的部位，相當於本發明中的「接合工具」的一例。在焊針15設有插通孔，可供接合時所使用的引線w插通並放出地構成。焊針15藉由彈簧力等可更換地安裝於超音波焊頭16。
引線夾持器17包括基於接合控制部10的控制訊號來進行開閉動作的壓電元件，且構成為，可在規定的時機握持或釋放引線w。
引線張力器18構成為，使引線w插通，基於接合控制部10的控制訊號來自如地變更對引線w的張力，藉此，可對接合 中的引線w給予適度的張力。
旋轉線軸19構成為，可更換地保持有捲繞著引線w的捲軸(reel)，對應於通過引線張力器18所帶來的張力而放出引線w。再者，引線w的材料是基於加工的容易性與低電阻來選擇。通常使用金(Au)、銀(Ag)、鋁(Al)或銅(Cu)等。
炬電極14經由未圖示的放電穩定化電阻而連接於未圖示的高壓電源，基於來自接合控制部10的控制訊號而產生火花(spark)(放電)，從而可藉由火花的熱而在從焊針15的前端放出的引線w的前端形成無空氣球(free air ball)fab(相當於本發明的「球部」的一例)。而且，炬電極14的位置已被固定，在放電時，焊針15靠近至距炬電極14為規定距離為止，以在引線w的前端與炬電極14之間產生適度的火花。
接合載台20是將用於形成凸塊的工件30(例如基板或半導體晶粒等)載置於加工面的載台。構成為，在接合載台20的加工面的下部設有加熱器21，從而可將工件30加熱至適合於接合的溫度為止。
操作部40是包括軌跡球(track ball)、滑鼠、操縱桿、觸控面板等的輸入部件，將作業員的操作內容輸出至接合控制部10的輸入裝置。在顯示器41上，顯示與引線w相關的第一參數、以及與焊針15的形狀相關的第二參數的輸入畫面。第一參數例如是後述的引線w的材質及直徑Dw、無空氣球fab的直徑Df與壓接下部63的直徑D3及厚度T3。第二參數例如是後述的焊針15 的孔徑Dh、斜切面直徑Dc及斜切角Ac。作業員基於顯示於顯示器41的輸入畫面來對操作部40進行操作，從而輸入第一參數及第二參數。
攝影機42構成為，可對被載置於接合載台20的加工面的工件30及引線w的前端進行拍攝。顯示器41將由攝影機42所拍攝的圖像以作業員可看清的規定倍率予以顯示。作業員亦可觀察顯示於顯示器41的工件30及引線w的前端來設定第一參數的一部分。
接合控制部10是構成為可基於規定的軟體程式來輸出對包含焊針15的凸塊形成裝置1的各部進行控制的各種控制訊號的電腦。儘管省略了圖示，但接合控制部10例如包括獲取部、顯示控制部、記憶部、運算部以及輸出部。獲取部獲取對操作部40輸入的第一參數及第二參數。顯示控制部在顯示器41上顯示第一參數及第二參數的輸入畫面或由攝影機42所拍攝的圖像。記憶部保存有超音波焊頭16的超音波功率、焊針15對接合點的加壓力、焊針15的移動速度等的、第一參數及第二參數以外的參數。運算部基於第一參數及第二參數，來運算從將引線w壓接至接合點開始直至切斷為止的焊針15的軌跡中的、至少放出引線w的放出步驟中的軌跡。輸出部基於由運算部所運算出的焊針15的軌跡，輸出對XY平台12及接合頭13進行控制的控制訊號。而且，輸出部基於保存於記憶部的各種參數，來輸出對凸塊形成裝置1的各部進行控制的各種控制訊號。
接下來，一邊參照圖2至圖5，一邊說明本發明的一實施形態的凸塊形成方法。所述凸塊形成方法中，使用前述的凸塊形成裝置1。圖2是概略地表示一實施形態的凸塊形成方法的流程圖。圖3是表示參數的輸入畫面的一例的圖。圖4是示意性地表示即將將引線接合至接合點之前的狀態的剖面圖。圖5是示意性地表示剛剛將引線接合至接合點之後的狀態的剖面圖。
首先，一邊參照圖4及圖5，一邊對在本實施形態的凸塊形成方法中所輸入的第一參數及第二參數進行說明。圖4及圖5是表示將引線w壓接至相當於半導體裝置50的接合點的電極52的步驟的剖面圖。在焊針15，形成有孔15h與斜切面15c。孔15h及斜切面15c是使焊針15沿Z方向貫穿的貫穿孔，斜切面15c形成於較孔15h更靠前端側。孔15h與斜切面15c相連接，斜切面15c在焊針15的前端開口。引線w插通孔15h及斜切面15c。孔15h的直徑(以下稱作「孔徑Dh」)在焊針15的前端部大致固定，大於引線w的直徑(以下稱作「引線直徑Dw」)。斜切面15c的彼此相向的內周面所成的角度相當於斜切角Ac，斜切面15c在焊針15的最前端所形成的開口部的直徑相當於斜切面直徑Dc。斜切面直徑Dc大於孔徑Dh。
如圖4所示，在引線w即將被壓接至電極52之前，在從焊針15的前端部延伸出的引線w的前端，藉由火花而形成無空氣球fab。無空氣球fab的直徑(以下稱作「無空氣球直徑Df」)大於引線直徑Dw且大於斜切面直徑Dc。如圖5所示，無空氣球 fab藉由被壓接至電極52而變形為被壓接的球部60。被壓接的球部60包含：形成於焊針15與電極52之間的壓接下部63、以及形成於焊針15的內部的壓接上部64。壓接上部64包含：形成於斜切面15c的內部的斜切面部62、以及形成於孔15h的內部的孔部61。被壓接的球部60的體積與無空氣球fab的體積等同，因此無空氣球fab的體積為壓接下部63的體積與壓接上部64的體積之和。而且，壓接上部64的體積為斜切面部62的體積與孔部61的體積之和。設壓接下部63的直徑為直徑D3，壓接下部63的厚度為厚度T3，斜切面部62的厚度為厚度T2，孔部61的厚度為厚度T1。
接下來，一邊參照圖2，一邊在凸塊形成方法中進行說明。圖2所示的步驟S11~步驟S17是由安裝於接合控制部10的凸塊形成電腦程式產品來執行。接合控制部10是記錄有本發明的一實施形態的凸塊形成電腦程式產品的電腦可讀取的記錄媒體的一例。
首先，獲取所輸入的第一參數及第二參數(S11)。此時，第一參數及第二參數例如是由作業員一邊參照圖3所示的輸入畫面，一邊對操作部40進行操作而輸入。接合控制部10的獲取部獲取所輸入的第一參數及第二參數。
在圖3所示的輸入畫面的一例中，作為第一參數的輸入欄，準備有「引線」欄的「材質」欄及「直徑」欄、「火花」欄的「FAB直徑」欄、「壓接球直徑/厚度」欄的「壓接球直徑(X，Y)」 欄以及「壓接球厚度(Z)」欄。在「引線」欄的「材質」欄中，輸入引線w的材質。在「引線」欄的「直徑」欄中，輸入引線直徑Dw。在「火花」欄的「FAB直徑」欄中，輸入無空氣球直徑Df。在「壓接球直徑/厚度」欄的「壓接球直徑(X，Y)」欄中，輸入壓接下部63的直徑D3，在「壓接球直徑/厚度」欄的「壓接球厚度(Z)」欄中，輸入壓接下部63的厚度T3。無空氣球直徑Df與壓接下部63的直徑D3及厚度T3是藉由對在試製時所形成的無空氣球fab及壓接下部63進行測量而獲得的實測值。
進而，作為第二參數的輸入欄，準備有「焊針」欄的「孔徑」、「斜切面直徑」及「斜切角」。在「孔徑」欄中，輸入孔徑Dh，在「斜切面直徑」欄中，輸入斜切面直徑Dc，在「斜切角」的欄中，輸入斜切角Ac。
再者，第一參數及第二參數以外的各種參數在步驟S11之前已保存於接合控制部10的記憶部中，在步驟S11中省略了作業員對所述各種參數的輸入。保存於記憶部中的各種參數被用於決定對炬電極14、超音波焊頭16、引線夾持器17、引線張力器18、旋轉線軸19、接合載台20、加熱器21等進行控制的控制訊號。
接下來，運算焊針15的軌跡(S12)。此時，接合控制部10的運算部基於獲取部所獲取的第一參數及第二參數來運算焊針15的軌跡。所運算的焊針15的軌跡是從壓接引線w開始直至切斷為止的步驟中的、一邊放出引線w一邊使焊針15移動的放出 步驟中的軌跡。所運算的焊針15的軌跡例如是沿Z方向延伸的孔15h及斜切面15c的中心軸與包含焊針15最前端的XY面的交點(X，Y，Z)的軌跡。焊針15的軌跡的起點例如是圖5多示的(X，Z)=(X1，Z1)的地點。X1是被壓接的球部60的沿Z方向延伸的中心軸在X座標上的位置，Z1是壓接下部63與壓接上部64的沿XY面展開的邊界面在Z座標上的位置。
接下來，在引線w的前端形成無空氣球fab(S13)。此時，接合控制部10的輸出部在與作業員測量第一參數時相同的條件下，使引線w的前端與炬電極14之間產生火花。
接下來，將無空氣球fab壓接至半導體裝置50的電極52(S14)。此時，接合控制部10的輸出部在與作業員測量第一參數時相同的條件下，將無空氣球fab藉由焊針15的前端部而壓接至電極52。如圖5所示，無空氣球fab發生變形，而成形為包含壓接下部63與壓接上部64的、被壓接的球部60。步驟S14相當於本發明的「壓接步驟」的一例。
接下來，放出引線w(S15)。此時，接合控制部10的輸出部基於由運算部所運算出的焊針15的軌跡來使焊針15移動。在焊針15的移動時，將引線夾持器17設為釋放狀態，放出引線w。所運算出的焊針15的軌跡至少包含：遠離電極52的上升路徑、繼上升路徑之後沿與上升路徑交叉的方向移動的滑行路徑、以及繼滑行路徑之後接近電極52的下降路徑。
接下來，利用焊針15的前端部來按壓被壓接的球部60 (S16)。此時，按壓的位置或深度是由接合控制部10的運算部來運算。在步驟S16中，決定凸塊的形狀。即，決定凸塊的高度或凸塊表面的傾斜方向或角度。
接下來，切斷引線w(S17)。此時，將引線夾持器17設為約束狀態而使焊針15上升(遠離電極52)，在引線w的彎曲點切斷引線w。引線w的彎曲點例如是在步驟S16中形成。
如上所述，根據本發明的一實施形態的凸塊形成裝置1，藉由輸入用於對決定焊針15的軌跡的XY平台12及接合頭13的控制訊號進行運算的第一參數及第二參數，從而即便不輸入除此以外的參數，亦能形成所期望的形狀的凸塊。即，可簡化即便是熟練的作業者亦不容易的、用於設定多種多樣的參數的試製作業及測定作業。
接下來，一邊參照圖6及圖7，一邊對第一實施例的凸塊形成方法進行說明。圖6是表示第一實施例的焊針的軌跡的一例的圖。圖7是表示藉由第一實施例而形成的凸塊的照片。
第一實施例是用於形成第一形狀的凸塊的凸塊形成方法。如圖6所示，本實施例中由接合控制部10的運算部所運算的焊針15的軌跡包含上升路徑、滑行路徑以及下降路徑。
上升路徑是將(X，Z)=(X1，Z1)作為起點而沿遠離電極52的方向移動的焊針15的沿著Z方向的路徑。上升路徑中，焊針15從(X，Z)=(X1，Z1)移動至(X，Z)=(X1，Z3)。將上升路徑中的焊針15的移動方向設為+Z方向。此時，上升路 徑的距離是基於孔部61的厚度T1及斜切面部62的厚度T2而藉由下述的式來運算。
Z3-Z1=T2+T1+α1
α1例如是根據經驗求出的常數，但亦可為基於引線w的材質或引線直徑Dw而決定的變量。
厚度T2是基於孔徑Dh、斜切面直徑Dc及斜切角Ac而藉由下述的式來運算。
T2={(Dc-Dw)/2}/{tan(Ac/2)}
將孔部61的體積設為V1時，孔部61的厚度T1藉由下述的式來運算。
T1=V1/{(Dh/2)2×π}
再者，將無空氣球fab的體積設為V0，斜切面部62的體積為V2，壓接下部63的體積為V3時，孔部61的體積V1藉由下述的式來運算。
V1=V0-(V2+V3)
無空氣球fab的體積V0、斜切面部62的體積V2、壓接下部63的體積V3是基於無空氣球直徑Df、孔徑Dh、斜切面直徑Dc、斜切面部62的厚度T2、壓接下部63的直徑D3及厚度T3而藉由下述的式來運算。
V0={4×π×(Df/2)3}/3 V2=(π/3)×(Dh2+Dh×Dc+Dc2)×T2 V3=π×(D3/2)2×T3
接下來，滑行路徑是將上升路徑的終點即(X，Z)=(X1，Z3)作為起點且將(X，Z)=(X2，Z3)作為終點的沿著X方向的路徑。將滑行路徑中的焊針15的移動方向設為-X方向。此時，滑行路徑的距離X2-X1是基於斜切面直徑Dc及引線直徑Dw而藉由下述的式來運算。
X2-X1=-{(Dc/Dw)×β1+β2}×Dw
β1及β2例如是基於引線w的材質而根據經驗求出的常數，但亦可為基於引線w的材質或引線直徑Dw而決定的變量。
接下來，下降路徑是將滑行路徑的終點即(X，Z)=(X2，Z3)作為起點且將(X，Z)=(X2，Z4)作為終點的沿著Z方向的路徑。將下降路徑中的焊針15的移動方向設為-Z方向。此時， 下降路徑的距離Z4-Z3是基於上升路徑的距離Z3-Z1而藉由下述的式來運算。
Z4-Z3=-{(Z3-Z1)+γ1}
γ1例如是基於引線w的材質而根據經驗求出的常數，但亦可為基於引線w的材質或引線直徑Dw而決定的變量。
在下降路徑的終點即(X，Z)=(X2，Z4)處，被壓接的球部60受到按壓而變形。藉此，如圖7所示，凸塊的表面成為隨著從-X方向側朝向+X方向側而朝+Z方向傾斜的傾斜面。
再者，上升路徑亦可朝X方向或Y方向傾斜。此時，上升路徑的距離是基於上升路徑相對於Z方向的傾斜角來適當調整。同樣地，滑行路徑亦可朝Y方向或Z方向傾斜，下降路徑亦可朝X方向或Y方向傾斜。
接下來，一邊參照圖8至圖13，一邊對第一實施例的凸塊的使用例進行說明。圖8是表示藉由第一實施例而形成的凸塊的第一使用例的圖。圖9是表示藉由第一實施例而形成的凸塊的第二使用例的圖。圖10是表示藉由第一實施例而形成的凸塊的第三使用例的圖。圖11是表示藉由第一實施例而形成的凸塊的第四使用例的圖。圖12是表示藉由第一實施例而形成的凸塊的第五使用例的圖。圖13是表示藉由第一實施例而形成的凸塊的第六使用例的圖。
如圖8所示，藉由第一實施例而形成的凸塊54A可形成於藉由引線接合而電性連接的一對接合點中的其中一個接合點。半導體裝置50的電極52相當於本發明的「第一接合點」的一例，基板70的電極72相當於本發明的「第二接合點」的一例。凸塊54A被形成於半導體裝置50的電極52上。由於在半導體裝置50的電極52上形成有凸塊54A，因此半導體裝置50的電極52與接合線bw的接合強度提高。因此，即便不加強將接合線bw按壓至半導體裝置50的電極52的力，亦可獲得充分的接合強度，因此可降低因引線接合裝置引起的半導體裝置50的損傷。
凸塊54A形成為，遠離基板70的電極72側的厚度小於靠近基板70的電極72側的厚度。換言之，形成於一對接合點中的其中一個接合點即半導體裝置50的電極52上的凸塊54A的表面，以隨著靠近一對接合點中的另一個接合點即基板70的電極72而遠離半導體裝置50的方式而傾斜。圖8所示的引線接合的形態中，首先，將接合線bw接合於基板70的電極72。接下來，一邊放出接合線bw一邊使焊針15移動。最後，將接合線bw接合至凸塊54A後予以切斷。即，圖8所示的引線接合是基板70的電極72為一次接合點，半導體裝置50的電極52為二次接合點的所謂的正接合。此時，接合於凸塊54A的接合線bw因凸塊54A表面的傾斜而遠離半導體裝置50的外緣。因此，即便在接合線bw與半導體裝置50或基板70的表面大致平行地延伸的情況下，凸塊54A表面的傾斜亦可抑制接合線bw的倒伏。據此，可抑制半導體 裝置50與接合線bw的接觸。
圖9所示的第二使用例中，凸塊54B與第一使用例同樣，被用於正接合的引線接合。圖9中，形成於半導體裝置50的電極52上的凸塊54B是以遠離基板70的電極72側的厚度大於靠近基板70的電極72側的厚度的方式而形成。據此，接合線bw的尾部切斷(tail cut)變得容易，可降低接合線bw的彎曲。
圖10所示的第三使用例中，凸塊54C被用於半導體裝置50的電極52為一次接合點，基板70的電極72為二次接合點的所謂的逆接合的引線接合。圖10中，形成於基板70的電極72上的凸塊54C是以遠離半導體裝置50的電極52側的厚度小於靠近半導體裝置50的電極52側的厚度的方式而形成。據此，與第一使用例同樣，可抑制接合線bw的倒伏，從而可抑制半導體裝置50與接合線bw的接觸。
圖11所示的第四使用例中，凸塊54D與第三使用例同樣，被用於逆接合的引線接合。圖11中，形成於基板70的電極72上的凸塊54D是以遠離半導體裝置50的電極52側的厚度大於靠近半導體裝置50的電極52側的厚度的方式而形成。據此，與第二使用例同樣，接合線bw的尾部切斷變得容易，可降低接合線bw的彎曲。
再者，第一使用例至第四使用例中，第一實施例的凸塊形成於二次接合點上，但亦可形成於一次接合點上。凸塊既可僅形成於藉由引線接合而電性連接的一對接合點中的其中一個接合 點，亦可形成於兩個接合點。
圖12所示的第五使用例中，凸塊54E形成於半導體裝置50的電極52上。凸塊54E是以俯視電極52時，遠離半導體裝置50的外緣側的厚度小於靠近半導體裝置50的外緣側的厚度的方式而形成。圖13所示的第六使用例中，凸塊54F形成於半導體裝置50的電極52上。凸塊54F是以俯視電極52時，遠離半導體裝置50的外緣側的厚度大於靠近半導體裝置50的外緣側的厚度的方式而形成。凸塊54E、凸塊54F例如被用於覆晶(flip chip)安裝。形成凸塊54E及凸塊54F中的哪種，是根據接合對象的位置或形狀等來適當選擇。凸塊54E及凸塊54F亦可被用於覆晶安裝以外的用途。
再者，被用於覆晶安裝的凸塊的形狀並不限定於凸塊54E及凸塊54F。例如，在鄰接的兩個電極上分別形成凸塊的情況下，兩個凸塊既可以彼此靠近側的厚度小於彼此遠離側的厚度的方式而形成，亦可以彼此靠近側的厚度大於彼此遠離側的厚度的方式而形成。覆晶安裝以外的用途的情況下亦同樣地，凸塊的形狀並不限定於凸塊54E及凸塊54F。
接下來，一邊參照圖14及圖15，一邊說明第二實施例的凸塊形成方法。圖14是表示第二實施例的焊針的軌跡的一例的圖。圖15是藉由第二實施例而形成的凸塊的照片。
第二實施例是用於形成第二形狀的凸塊的凸塊形成方法。如圖14所示，本實施例中由接合控制部10的運算部所運算 的焊針15的軌跡包含第一上升路徑、第一滑行路徑、第一下降路徑、第二上升路徑、第二滑行路徑以及第二下降路徑。將第一上升路徑及第二上升路徑中的焊針15的移動方向設為+Z方向，將第一下降路徑及第二下降路徑中的焊針15的移動方向設為-Z方向。將第一滑行路徑中的焊針15的移動方向設為+X方向，將第二滑行路徑中的焊針15的移動方向設為-X方向。
第一上升路徑的距離與第一實施例中的上升路徑的距離同樣。
第一滑行路徑是將第一上升路徑的終點即(X，Z)=(X1，Z3)作為起點且將(X，Z)=(X21，Z3)作為終點的沿著X方向的路徑。第一滑行路徑的距離X21-X1是基於斜切面直徑Dc及引線直徑Dw而藉由下述的式來運算。
X21-X1={(Dc/Dw)×β11+β12}×Dw
β11及β12例如是基於引線w的材質而根據經驗求出的常數，但亦可為基於引線w的材質或引線直徑Dw而決定的變量。
第一下降路徑是將第一滑行路徑的終點即(X，Z)=(X21，Z3)作為起點且將(X，Z)=(X21，Z41)作為終點的沿著Z方向的路徑。第一下降路徑的距離Z41-Z3是基於第一上升路徑的距離Z3-Z1而藉由下述的式來運算。
Z41-Z3=-{(Z3-Z1)+γ11}
γ11例如是基於引線w的材質而根據經驗求出的常數，但亦可為基於引線w的材質或引線直徑Dw而決定的變量。
第二上升路徑是將第一下降路徑的終點即(X，Z)=(X21，Z41)作為起點且將(X，Z)=(X21，Z3)作為終點的沿著Z方向的路徑。第二下降路徑的距離例如與第一上升路徑的距離大致等同。
第二滑行路徑是將第二上升路徑的終點即(X，Z)=(X21，Z3)作為起點且將(X，Z)=(X22，Z3)作為終點的沿著X方向的路徑。第二滑行路徑的距離X22-X21是基於第一滑行路徑的距離X21-X1而藉由下述的式來運算。
X22-X21=-(X21-X1)×2
第二下降路徑是將第二滑行路徑的終點即(X，Z)=(X22，Z3)作為起點且將(X，Z)=(X22，Z42)作為終點的沿著Z方向的路徑。第二下降路徑的距離Z42-Z3是基於第一上升路徑的距離Z3-Z1而藉由下述的式來運算。
Z42-Z3=-{(Z3-Z1)+γ21}
γ21例如是基於引線w的材質而根據經驗求出的常數，但亦可為基於引線w的材質或引線直徑Dw而決定的變量。亦可為γ21=γ11，此時Z42=Z41。
再者，藉由在圖3的「反轉角度」欄中輸入180deg，從而如圖14所示，可使滑行路徑變得相反。此時，凸塊是以遠離作為接合對象的電極72側的厚度小於靠近電極72側的厚度的方式而形成
如圖15所示，根據第二實施例，可形成高度較第一實施例高的凸塊。
如以上所說明般，根據本發明的一形態，可提供一種簡化了參數設定的凸塊形成裝置、凸塊形成方法以及凸塊形成電腦程式產品。
以上說明的實施形態是用來便於理解本發明，而非用於限定地解釋本發明者。實施形態所包括的各元件及其配置、材料、條件、形狀以及尺寸等並不限定於例示者而可適當變更。而且，可將不同的實施形態中所示的結構彼此局部地置換或組合。
1:凸塊形成裝置
10:接合控制部
11:基台
12:XY平台
13:接合頭
14:炬電極
15:焊針
16:超音波焊頭
17:引線夾持器
18:引線張力器
19:旋轉線軸
20:接合載台
21:加熱器
30:工件
40:操作部
41:顯示器
42:攝影機
161:超音波振盪器
fab:無空氣球
X,Y,Z:方向
w:引線

Claims (8)

  1. 一種凸塊形成裝置，包括：接合工具，將引線接合至作為接合對象的接合點；以及接合控制部，控制所述接合工具，以在所述接合點上形成凸塊，所述接合控制部構成為執行：壓接步驟，將從所述接合工具的前端部延伸出的所述引線的前端所形成的球部藉由所述接合工具的前端部而壓接至所述接合點；放出步驟，一邊從被壓接至所述接合點的所述球部放出所述引線，一邊使所述接合工具移動；按壓步驟，藉由所述接合工具的前端部來按壓被壓接至所述接合點的所述球部的一部分，使被壓接至所述接合點的所述球部發生變形；以及切斷步驟，切斷所述引線而在所述接合點上形成所述凸塊，基於與所述引線相關的第一參數、及與所述接合工具的形狀相關的第二參數，來決定所述接合工具的軌跡中的至少所述放出步驟中的軌跡，所述第一參數包含所述球部受到壓接之前的直徑、以及被壓接至所述接合點的所述球部中的形成於所述接合工具與所述接合點之間的壓接下部的直徑及厚度，所述第二參數包含所述接合工具的供所述引線插通的孔的孔 徑、以及設在較所述接合工具的所述孔更靠前端側的斜切面的斜切面直徑及斜切角，所述接合控制部運算被壓接至所述接合點的所述球部中的、形成於所述接合工具的內側的壓接上部的體積。
  2. 如請求項1所述的凸塊形成裝置，其中所述接合控制部獲取藉由輸入裝置而輸入的所述第一參數及所述第二參數，並運算所述接合工具的軌跡。
  3. 如請求項1所述的凸塊形成裝置，其中所述接合工具的軌跡包含遠離所述接合點的上升路徑，所述接合控制部基於所述壓接上部的體積來運算所述上升路徑的距離。
  4. 如請求項3所述的凸塊形成裝置，其中所述接合工具的軌跡進而包含沿與所述上升路徑交叉的方向移動的滑行路徑，所述第一參數包含所述引線的直徑及材質，所述接合控制部基於所述斜切面直徑以及所述引線的直徑及材質，來運算所述滑行路徑的距離。
  5. 如請求項4所述的凸塊形成裝置，其中所述接合工具的軌跡進而包含接近所述接合點的下降路徑，所述接合控制部基於所述上升路徑的距離及所述引線的材質，來運算所述下降路徑的距離。
  6. 一種凸塊形成方法，包括： 壓接步驟，將從接合工具的前端部延伸出的引線的前端所形成的球部藉由所述接合工具的前端部而壓接至接合點；放出步驟，一邊從被壓接至所述接合點的所述球部放出所述引線，一邊使所述接合工具移動；按壓步驟，藉由所述接合工具的前端部來按壓被壓接至所述接合點的所述球部的一部分，使被壓接至所述接合點的所述球部發生變形；以及切斷步驟，切斷所述引線而在所述接合點上形成凸塊，基於與所述引線相關的第一參數、及與所述接合工具的形狀相關的第二參數，來決定所述接合工具的軌跡中的至少所述放出步驟中的軌跡，所述第一參數包含所述球部受到壓接之前的直徑、以及被壓接至所述接合點的所述球部中的形成於所述接合工具與所述接合點之間的壓接下部的直徑及厚度，所述第二參數包含所述接合工具的供所述引線插通的孔的孔徑、以及設在較所述接合工具的所述孔更靠前端側的斜切面的斜切面直徑及斜切角，所述接合控制部運算被壓接至所述接合點的所述球部中的、形成於所述接合工具的內側的壓接上部的體積。
  7. 如請求項6所述的凸塊形成方法，其中所述凸塊形成於藉由引線接合而電性連接的第一接合點與第二接合點中的所述第一接合點處， 所述凸塊中的靠近所述第二接合點側的厚度大於遠離所述第二接合點側的厚度。
  8. 一種凸塊形成電腦程式產品，使電腦執行：壓接處理，將從接合工具的前端部延伸出的引線的前端所形成的球部藉由所述接合工具的前端部而壓接至接合點；放出處理，一邊從被壓接至所述接合點的所述球部放出所述引線，一邊使所述接合工具移動；按壓處理，藉由所述接合工具的前端部來按壓被壓接至所述接合點的所述球部的一部分，使被壓接至所述接合點的所述球部發生變形；以及切斷處理，切斷所述引線而在所述接合點上形成凸塊，基於與所述引線相關的第一參數、及與所述接合工具的形狀相關的第二參數，來決定所述接合工具的軌跡中的至少所述放出處理中的軌跡，所述第一參數包含所述球部受到壓接之前的直徑、以及被壓接至所述接合點的所述球部中的形成於所述接合工具與所述接合點之間的壓接下部的直徑及厚度，所述第二參數包含所述接合工具的供所述引線插通的孔的孔徑、以及設在較所述接合工具的所述孔更靠前端側的斜切面的斜切面直徑及斜切角，所述接合控制部運算被壓接至所述接合點的所述球部中的、形成於所述接合工具的內側的壓接上部的體積。
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