(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
0003644189.tif 000010
【図１０】
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