(57)【要約】【課題】  接続強度を強化することのできる突起電極の形成方法、突起電極を提供する。【解決手段】  実装基板２０に接続されたインナーリード２２と平行であって、インナーリード２２と重なり合うように、突起電極７の頂上部１１に接続突起１３を設けた。その接続突起１３は、頂上部１１からインナーリード２２の基端側（実装基板２０側）に向かって伸びている。また、接続突起１３は、頂上部１１より高く、その先端部１３ａに向かって徐々に細くなるように形成されている。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板上に形成された電極パッド上に形成されたベース部の上に形成され、第２の基板に形成された外部金属配線と接続される接続部とを備えた突起電極の形成方法において、
キャピラリから導出された金属配線の先端にボール部を形成し、
前記ボール部を前記キャピラリの先端で前記電極パッドに圧着して前記ベース部を形成し、
前記ベース部から延びる金属配線を前記ベース部の上部にて折り返して前記突起電極と前記外部金属配線との接続部を形成し、
前記接続部から延びる金属配線を前記キャピラリの側壁で前記ベース部の側壁に圧着して圧着部を形成し、
前記圧着部から離間した切断部で前記金属配線を切断し、
前記圧着部から前記切断部までの金属配線を接続突起として前記接続部に付着させることを特徴とする突起電極の形成方法。
【請求項２】
請求項１に記載の突起電極の形成方法において、
さらに、前記接続突起が前記接続部より高くなるように前記接続突起及び前記接続部を押し潰して平坦化することを特徴とする突起電極の形成方法。
【請求項３】
請求項２に記載の突起電極の形成方法において、
前記接続突起を同接続突起が接続される外部金属配線の基端側に行くに従って前記接続部より高くすることを特徴とする突起電極の形成方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の突起電極の形成方法において、
前記接続突起を同接続突起が接続される外部金属配線に対して平行に延出形成したことを特徴とする突起電極の形成方法。
【請求項５】
請求項４に記載の突起電極の形成方法において、
前記接続突起を前記外部金属配線の基端側に延出形成したことを特徴とする突起電極の形成方法。
【請求項６】
第１の基板上に形成された電極パッド上に形成されたベース部の上に形成され、第２の基板に形成された外部金属配線と接続される接続部とを備えた突起電極において、
前記接続部から前記突起電極と接続される外部金属配線に対して平行に延出形成されている接続突起を備えたことを特徴とする突起電極。
【請求項７】
請求項６に記載の突起電極において、
前記接続突起は、前記外部金属配線の基端側に延出形成されたことを特徴とする突起電極。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、突起電極の形成方法、突起電極に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＬＳＩ等の半導体装置の電極パッドへワイヤボンド工法を用いてバンプ電極を形成する場合、電極パッドへのバンプ電極を形成した後にワイヤを引きちぎりながら切り離す引きちぎり法がある。また、キャピラリの先端から導出されたワイヤの先端に、トーチによって形成されたボールを電極パッドに圧着してベース部を形成し、そのベース部の側壁とキャピラリの間にワイヤを挟み込み擦りながら切り離すスタッドバンプ法がある。このスタッドバンプ法において、ベース部の上面が平坦であるため、圧着されたワイヤの先端を保持する力が不十分となり、ワイヤの先端の圧着後、ワイヤを切断するキャピラリの動きによって、ワイヤの先端がベース部から離脱し、バンプ電極の形状が所定の形状とならない場合があった。
【０００３】
これに対し、ワイヤの先端が確実にベース部に圧着されるバンプ電極の形成方法があった（例えば、特許文献１）。このバンプ電極の形成方法は、ワイヤ先端のボールを電極パッドに圧着してベース部を形成する際に、キャピラリの先端に設けた凸部によってベース部の上面に凹部を形成する。そして、キャピラリによってワイヤの先端をその凹部に圧着することにより、ワイヤの先端がベース部から離脱することを低減している。
【特許文献１】特開平７−１８３３０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１のバンプ電極の形成方法では、ワイヤの先端がベース部から離脱することを低減して接合強度を向上することはできるが、このバンプ電極を備えた半導体装置を実装基板に実装する際の接合強度を向上させることはできなかった。すなわち、図１０に示すように、半導体装置６１に備えられた電極パッド６３上に形成されたバンプ電極６５は、そのバンプ電極６５から伸びた図示しないワイヤの部分と共に平坦化工程で潰される。そして、平坦な状態のバンプ電極６５と実装基板６７に接続されたインナーリード６９とが接続されることによって、半導体装置６１が実装基板６７に実装される。このバンプ電極６５とインナーリード６９との接続は、インナーリード６９に施されたメッキ処理の部材金属とバンプ電極６５との一体化接合もしくは拡散接合によって行われ、その接続強度は接続面７１の面積に依存する。そのため、半導体装置６１のシュリンクに伴って電極パッド６３のピッチが狭くなるとバンプ電極６５の面積も小さくなるので、バンプ電極６５とインナーリード６９との接続面７１の面積も縮小し、接合強度が低下していた。さらに、電極パッド６３へのバンプ電極６５の加工精度のバラツキとインナーリード６９の形成精度のバラツキによって、バンプ電極６５とインナーリード６９との接続面７１の面積が小さくなっていた。
【０００５】
また、バンプ電極６５の接続面７１がインナーリード６９に対して直角な状態で接続されているため、その直角部７３に外的振動等により応力が集中し、接続面７１が剥離する原因となっていた。さらに、高温で一体化接合もしくは拡散接合する際に接続面７１以外のインナーリード６９まで熱が加えられるが、インナーリード６９の熱が加わった部分と加わっていない部分との境界付近は金属が脆くなり、外的振動等による金属疲労を起こしやすくなっていた。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解消するためになされたものであり、その目的は、接続強度を
強化することのできる突起電極の形成方法、突起電極を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記問題点を解決するために、本発明の突起電極の形成方法は、第１の基板上に形成された電極パッド上に形成されたベース部の上に形成され、第２の基板に形成された外部金属配線と接続される接続部とを備えた突起電極の形成方法において、キャピラリから導出された金属配線の先端にボール部を形成し、前記ボール部を前記キャピラリの先端で前記電極パッドに圧着して前記ベース部を形成し、前記ベース部から延びる金属配線を前記ベース部の上部にて折り返して前記突起電極と前記外部金属配線との接続部を形成し、前記接続部から延びる金属配線を前記キャピラリの側壁で前記ベース部の側壁に圧着して圧着部を形成し、前記圧着部から離間した切断部で前記金属配線を切断し、前記圧着部から前記切断部までの金属配線を接続突起として前記接続部に付着させる。
【０００８】
この発明によれば、キャピラリから導出された金属配線の先端に形成されたボール部をキャピラリの先端で電極パッドに圧着してベース部を形成し、そのベース部から延びる金属配線をベース部の上部にて折り返して形成された突起電極と外部金属配線との接続部から延びる金属配線をキャピラリの側壁でベース部の側壁に圧着して圧着部を形成する。そして、圧着部から離間した切断部で金属配線を切断し、圧着部から切断部までの金属配線を接続突起として接続部に付着させる。この結果、突起電極を第２の基板の外部金属配線と接続する際に、接続突起によって外部金属配線と突起電極との接続面積を拡大することができる。従って、突起電極の接続強度を強化することができる。
【０００９】
本発明の突起電極の形成方法において、さらに、前記接続突起が前記接続部より高くなるように前記接続突起及び前記接続部を押し潰して平坦化する。
この発明によれば、さらに、接続突起が接続部より高くなるように接続突起及び接続部を押し潰して平坦化するので、突起電極と第２の基板の外部金属配線との接続の際に外部金属配線に加わる熱は、接続突起の先端部から徐々に外部金属配線に伝導する。この結果、熱が瞬間的に外部金属配線の一部分に加わることなく徐々に拡散して伝導するため、突起電極と外部金属配線との接続箇所が脆くなることを低減することができる。従って、突起電極の接続強度を強化することができる。
【００１０】
本発明の突起電極の形成方法において、前記接続突起を同接続突起が接続される外部金属配線の基端側に行くに従って前記接続部より高くする。
この発明によれば、接続突起を接続突起が接続される外部金属配線の基端側に行くに従って接続部より高くするので、突起電極と第２の基板の外部金属配線との接続の際に外部金属配線に加わる熱が瞬間的に外部金属配線の一部分に加わることなく徐々に拡散して伝導する。さらに、加熱された高温部分と加熱されていない部分との境界であって第２の基板の外部金属配線の金属が脆くなっている箇所が、突起電極と第２の金属配線との当接箇所であって最も応力が集中する箇所から遠ざかる。従って、突起電極の接続強度を強化することができる。
【００１１】
本発明の突起電極の形成方法において、前記接続突起を同接続突起が接続される外部金属配線に対して平行に延出形成した。
この発明によれば、接続突起を接続突起が接続される外部金属配線に対して平行に延出形成したので、突起電極と第２の基板の外部金属配線との接続の際に、接続突起と第２の基板の外部金属配線とが重なり合う。従って、突起電極と第２の基板の外部金属配線との接続面積を拡大することができるので、突起電極の接続強度を強化することができる。
【００１２】
本発明の突起電極の形成方法において、前記接続突起を前記外部金属配線の基端側に延出形成した。
この発明によれば、接続突起を外部金属配線の基端側に延出形成したので、突起電極と第２の基板の外部金属配線との接続の際に加えられる熱が、接続部と第２の基板の外部金属配線のみならず、接続突起まで広がる。この結果、加熱された高温部分と加熱されていない部分との境界であって第２の基板の外部金属配線の金属が脆くなっている箇所が、接続部と外部金属配線との当接箇所であって最も応力が集中する箇所から遠ざかる。従って、突起電極の接続強度を強化することができる。
【００１３】
本発明の突起電極は、第１の基板上に形成された電極パッド上に形成されたベース部の上に形成され、第２の基板に形成された外部金属配線と接続される接続部とを備えた突起電極において、前記接続部から前記突起電極と接続される外部金属配線に対して平行に延出形成されている接続突起を備えた。
【００１４】
この発明によれば、突起電極は、接続部から前記突起電極と接続される外部金属配線に対して平行に延出形成されている接続突起を備えたので、突起電極と第２の基板の金属配線との接続の際に、接続突起と第２の基板の外部金属配線とが重なり合う。従って、突起電極と第２の基板の外部金属配線との接続面積を拡大することができるので、突起電極の接続強度を強化することができる。
【００１５】
本発明の突起電極において、前記接続突起は、前記外部金属配線の基端側に延出形成された。
この発明によれば、接続突起は、外部金属配線の基端側に延出形成されたので、突起電極と第２の基板の外部金属配線との接続の際に加えられる熱が、接続部と第２の基板の金属配線のみならず、接続突起まで広がる。この結果、加熱された高温部分と加熱されていない部分との境界であって第２の基板の外部金属配線の金属が脆くなっている箇所が、接続部と外部金属配線との当接箇所であって最も応力が集中する箇所から遠ざかる。従って、突起電極の接続強度を強化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、発明を具体化した一実施形態を図１〜図９に従って説明する。
まず、本発明の突起電極が形成される半導体装置１について説明する。図１は半導体装置１の平面図であって、図２は半導体装置１の要部側面図である。
【００１７】
図１及び図２に示すように、半導体装置１は、第１の基板としての半導体基板３上に電極パッド５が形成されている。本実施形態では、電極パッド５は、半導体基板３の各端縁近傍に所定のピッチで複数形成されている。また、電極パッド５の上面には、それぞれ突起電極７が突設されている。突起電極７は、電気信号の入出力を行うための電極であって、本実施形態では、素材は金により形成されている。突起電極７は、電極パッド５に当接したベース部９と、そのベース部９上に突設された接続部としての頂上部１１を備えている。頂上部１１には、半導体基板３の各辺のうち突起電極７の近傍の辺側であって、突起電極７の近傍の辺と垂直になる方向に接続突起１３が延出形成されている。接続突起１３は、頂上部１１よりも高い位置になるように突出形成されており、頂上部１１からその先端部１３ａに向かって徐々に細くなっている。
【００１８】
図３は、半導体装置１を第２の基板としての実装基板２０に実装した部分を拡大した側面図である。実装基板２０上には、複数の外部金属配線としてのインナーリード２２が突起電極７と同じピッチで形成されており、それぞれ突起電極７と接続されるようになっている。インナーリード２２は、電気信号の入出力を行うための配線であって、本実施形態では、素材は金により形成されている。そして、ボンディングツール等によって加熱された突起電極７の上に、インナーリード２２を配置して押圧することによって、突起電極７とインナーリード２２とが突起電極７の頂上部１１及び接続突起１３にて接続される。従
って、半導体装置１が実装基板２０に実装されることにより、突起電極７とインナーリード２２とが接続された状態のまま、配置固定される。
【００１９】
次に、半導体装置１の突起電極７を形成する形成方法について、図４〜図６に従って説明する。
図４に示すように、半導体装置１の電極パッド５上に配置されたキャピラリ３１は、ワイヤ導出口３３を備えている。キャピラリ３１は、そのワイヤ導出口３３から金属配線としてのワイヤ３５を導出し、そのワイヤ３５の先端を図示しない電気トーチ等で溶融することにより、ボール部３７が形成される。次に、このボール部３７をキャピラリ３１の先端で半導体装置１の電極パッド５に圧着すると、図５に示すように、その圧着されたボール部３７は突起電極７のベース部９となる。
【００２０】
次に、ベース部９から延びるワイヤ３５をキャピラリ３１に通したままで、キャピラリ３１を半導体基板３の各辺のうち突起電極７の近傍の辺側へと動かし、図６に示すように、ベース部９のキャピラリ３１側の側壁とキャピラリ３１との間にワイヤ３５を挟み込み、擦ることによってワイヤ３５を切断する。このとき、ベース部９とキャピラリ３１との間に挟み込んだワイヤ３５によって、ベース部９の上に頂上部１１が形成される。
【００２１】
そして、ワイヤ３５を切断する際に、切断部としての切断箇所をベース部９の側壁とキャピラリ３１とが圧着部としての圧着している箇所より半導体基板３の各辺のうち突起電極７の近傍の辺側にすることで、図７に示すように、頂上部１１の半導体基板３の各辺のうち突起電極７の近傍の辺側には突起部３９が延出形成される。そして、図８に示すように、この突起部３９を半球状の治具４１で押圧することによって、突起部３９及び頂上部１１が平坦化されるとともに接続突起１３が形成される。そして、半導体基板３の各辺のうち突起電極７の近傍の辺側に突出した接続突起１３を備えた突起電極７が形成される。このとき、接続突起１３の高さは、頂上部１１より高く形成されている。
【００２２】
半導体基板３に突起電極７を形成すると、図示しないボンディングツール等によって、突起電極７を加熱する。そして、図３に示すように、加熱した突起電極７の頂上部１１に、その突起電極７に対応したインナーリード２２をそれぞれ配置し、押圧することによって接続する。これにより、半導体装置１は実装基板２０に実装され、この実装基板２０は、図９に示す携帯電話４５、モバイル型のパーソナルコンピュータ、デジタルカメラ等の電子機器を構成できる。
【００２３】
このとき、接続突起１３は半導体基板３の各辺のうち突起電極７の近傍の辺と垂直になるように、すなわち、インナーリード２２と平行であってインナーリード２２と重なり合うように形成されているので、突起電極７とインナーリード２２とは、突起電極７の頂上部１１のみならず、接続突起１３においても接続される。この結果、突起電極７とインナーリード２２との接続面積が拡大するため、接続強度を強化することができる。また、接続突起１３は、先端部１３ａに向かって徐々に細くなっているため、突起電極７とインナーリード２２との角度が直角でなくなることから、突起電極７とインナーリード２２との接続箇所に応力が集中し難く、接続箇所の剥離を低減することができる。
【００２４】
さらに、接続突起１３は、頂上部１１からインナーリード２２の基端側（実装基板２０側）に向かって伸びているため、接続の際に加えられる熱が、頂上部１１とインナーリード２２との当接箇所のみならず、接続突起１３まで広がる。この結果、加熱された高温部分と加熱されていない部分との境界であってインナーリード２２の金属が脆くなっている箇所が、頂上部１１とインナーリード２２との当接箇所であって最も応力が集中する箇所から遠ざかるため、接続強度を強化することができる。
【００２５】
また、突起電極７に形成された接続突起１３は、頂上部１１より高く、その先端部１３ａに向かって徐々に細くなるように形成されているため、突起電極７とインナーリード２２との接続の際に突起電極７からインナーリード２２に加わる熱は、その先端部１３ａから徐々にインナーリード２２に伝導する。この結果、熱が瞬間的に一カ所に加わることなく、徐々に拡散して伝導するため、突起電極７とインナーリード２２との接続箇所が脆くなることを低減することができる。
【００２６】
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）  本実施形態によれば、突起電極７の頂上部１１にインナーリード２２と平行であって、インナーリード２２と重なり合うように接続突起１３を設けたので、突起電極７とインナーリード２２との接続面積を拡大することができる。従って、突起電極７とインナーリード２２との接続強度を強化することができる。
【００２７】
（２）  本実施形態によれば、突起電極７の頂上部１１にインナーリード２２と平行であって、インナーリード２２と重なり合うように接続突起１３を設けた。この結果、例えば、突起電極７の加工精度、インナーリード２２の形成精度にバラツキがあって、突起電極７とインナーリード２２とが重なり合う面積が小さくなるときであっても、接続突起１３により突起電極７とインナーリード２２との接続面積を拡大することができる。従って、突起電極７とインナーリード２２との接続強度を強化することができる。
【００２８】
（３）  本実施形態によれば、突起電極７の頂上部１１に設けた接続突起１３は、先端部１３ａに向かって徐々に細くなっているため、突起電極７とインナーリード２２との角度が直角でなくなることから、突起電極７とインナーリード２２との接続箇所に応力が集中し難く、接続箇所の剥離を低減することができる。従って、突起電極７とインナーリード２２との接続強度を強化することができる。
【００２９】
（４）  本実施形態によれば、突起電極７の頂上部１１にインナーリード２２と平行であって、インナーリード２２と重なり合うように接続突起１３を設けた。そして、その接続突起１３は、頂上部１１からインナーリード２２の基端側（実装基板２０側）に向かって伸びているため、接続の際に加えられる熱が、頂上部１１とインナーリード２２との当接箇所のみならず、接続突起１３まで広がる。この結果、加熱された高温部分と加熱されていない部分との境界であってインナーリード２２の金属が脆くなっている箇所が、頂上部１１とインナーリード２２との当接箇所であって最も応力が集中する箇所から遠ざかる。従って、突起電極７とインナーリード２２との接続強度を強化することができる。
【００３０】
（５）  本実施形態によれば、突起電極７の頂上部１１にインナーリード２２と平行であって、インナーリード２２と重なり合うように接続突起１３を設けた。そして、接続突起１３は、頂上部１１より高く、その先端部１３ａに向かって徐々に細くなるように形成されているため、突起電極７とインナーリード２２との接続の際にインナーリード２２に加わる熱は、その先端部１３ａから徐々にインナーリード２２に伝導する。この結果、熱が瞬間的に一カ所に加わることなく、徐々に拡散して伝導するため、突起電極７とインナーリード２２との接続箇所が脆くなることを低減することができる。従って、突起電極７とインナーリード２２との接続強度を強化することができる。
【００３１】
（６）  本実施形態によれば、突起電極７の頂上部１１にインナーリード２２と平行であって、インナーリード２２と重なり合うように接続突起１３を設けた。この結果、半導体基板３の小型化に伴って半導体基板３に設けられた電極パッド５のピッチ幅が狭くなっても、接続突起１３により突起電極７とインナーリード２２との接続面積を拡大することができる。従って、突起電極７とインナーリード２２との接続強度を強化することができる。
【００３２】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○上記実施形態では、接続突起１３を半導体基板３の各辺のうち突起電極７の近傍の辺側であって、突起電極７の近傍の辺と垂直になる方向に接続突起１３を延出形成し、その接続突起１３を備えた突起電極７と、実装基板２０上に突起電極７と同じピッチで形成された複数のインナーリード２２とを接続した。これを、突起電極７と異なるピッチで形成された複数のインナーリード２２と突起電極７とを接続してもよい。この場合であっても、接続突起１３をインナーリード２２と平行であって、インナーリード２２の基端側に延出形成することによって、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３３】
○上記実施形態では、突起電極７に突出形成された接続突起１３は、インナーリード２２と平行であって、インナーリード２２の基端側（実装基板２０側）に向かって形成した。これを、接続突起１３は、インナーリード２２と平行であって、インナーリード２２の先端側（半導体装置１側）に向かって形成してもよい。この場合であっても、突起電極７とインナーリード２２との接続面積を拡大することができるので、突起電極７とインナーリード２２との接続強度を強化することができる。
【００３４】
○上記実施形態では、突起電極７に突出形成された接続突起１３は、インナーリード２２の基端側（実装基板２０側）に向かって、頂上部１１より高く形成した。これを、インナーリード２２の先端側（半導体装置１側）に向かって、頂上部１１より高く形成してもよい。この場合であっても、突起電極７とインナーリード２２との接続の際にインナーリード２２に加わる熱は、その先端部１３ａから徐々にインナーリード２２に伝導する。この結果、熱が瞬間的に一カ所に加わることなく、徐々に拡散して伝導するため、突起電極７とインナーリード２２との接続箇所が脆くなることを低減することができる。従って、突起電極７とインナーリード２２との接続強度を強化することができる。
【００３５】
○上記実施形態では、突起電極７に突出形成された接続突起１３は、頂上部１１より高く形成した。これを、頂上部１１と同じ高さで形成してもよい。この場合であっても、突起電極７とインナーリード２２との接続面積を拡大することができるので、突起電極７とインナーリード２２との接続強度を強化することができる。
【００３６】
○上記実施形態では、突起電極７とインナーリード２２との接続の際、突起電極７をボンディングツール等で加熱し、その加熱した突起電極７の上にインナーリード２２を配置し、押圧することによって接続した。これを、インナーリード２２をボンディングツール等で加熱し、その加熱したインナーリード２２を加熱していない突起電極７の上に配置し、押圧することによって接続してもよい。
【００３７】
○上記実施形態では、ベース部９の側壁とキャピラリ３１との間にワイヤ３５を挟み込み、擦りながら切り離す、いわゆるスタッドバンプ法によって突起電極７を形成した。これを、ベース部９を形成した後にワイヤ３５を引きちぎりながら切り離す、いわゆる引きちぎり法によって突起電極７を形成してもよい。このとき、ワイヤ３５を引きちぎる際に、突起電極７から伸びるワイヤ３５を長くして接続突起１３とし、ワイヤ３５を引きちぎる向きを突起電極７の上方であってインナーリード２２の基端側（実装基板２０側）にすることによって、上記実施形態と同様の形状の接続突起１３を形成することができ、同様の効果を得ることができる。
【００３８】
○上記実施形態では、突起電極７の素材は金であったが、金に限らず、アルミニウム、銅等、他の金属であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本実施形態の半導体装置の平面図。
【図２】同じく、半導体装置の要部側面図。
【図３】同じく、突起電極を備えた半導体装置と実装基板の側面図。
【図４】同じく、突起電極の形成方法を説明する説明図。
【図５】同じく、突起電極の形成方法を説明する説明図。
【図６】同じく、突起電極の形成方法を説明する説明図。
【図７】同じく、平坦化前の突起電極の拡大図。
【図８】同じく、平坦化後の突起電極の拡大図。
【図９】同じく、半導体装置を備えた携帯電話の斜視図。
【図１０】従来の突起電極を備えた半導体装置と実装基板の側面図。
【符号の説明】
【００４０】
１…半導体装置、３…半導体基板、５…電極パッド、７…突起電極、９…ベース部、１１…頂上部、１３…接続突起、２０…実装基板、２２…インナーリード、３１…キャピラリ、３５…ワイヤ、３７…ボール部、３９…突起部、４１…治具、４５…携帯電話。
【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】
2006294705.tif 000007
【図６】
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【図７】
2006294705.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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