(57)【要約】【課題】  フリップチップ実装を行う場合の電子部品と回路基板のアライメント位置のズレ発生を防止するため、バンプの一方向への偏芯を防止できるバンプボンディング方法及びその装置を提供する。【解決手段】  キャピラリ１を貫通して突出した金線２の先端と放電電極５、６との間で放電させて金線２の先端にボール７を形成し、キャピラリ１にてボール７を電子部品１０の電極に押圧して電極に接合させボールをバンプ１２とするバンプボンディング方法において、少なくとも２本以上の放電電極５、６と金属線先端との間で同時に放電させ、１つのボール７を形成するようにした。また、任意のタイミングで２回以上放電して１つのボール７を形成しても、交互に放電しかつ１回の放電でそれぞれ１つのボールを形成しても良い。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャピラリを貫通して突出した金属線の先端と放電電極との間で放電させて金属線の先端にボールを形成し、キャピラリにてボールを電子部品の電極に押圧して電極に接合させボールをバンプとするバンプボンディング方法において、少なくとも２本以上の放電電極と金属線先端との間で同時に放電させ、１つのボールを形成することを特徴とするバンプボンディング方法。
【請求項２】
キャピラリを貫通して突出した金属線の先端と放電電極との間で放電させて金属線の先端にボールを形成し、キャピラリにてボールを電子部品の電極に押圧して電極に接合させボールをバンプとするバンプボンディング方法において、少なくとも２本以上の放電電極と金属線先端との間で少なくとも２回以上放電させ、１つのボールを形成することを特徴とするバンプボンディング方法。
【請求項３】
キャピラリを貫通して突出した金属線の先端と放電電極との間で放電させて金属線の先端にボールを形成し、キャピラリにてボールを電子部品の電極に押圧して電極に接合させボールをバンプとするバンプボンディング方法において、少なくとも２本以上の放電電極を任意に切り換えつつ放電させ、１回の放電につき１つのボールを形成することを特徴とするバンプボンディング方法。
【請求項４】
キャピラリと、キャピラリに挿通された金属線と、金属線の先端との間で放電する放電電極と、放電電極に放電電圧を印加するスパーク発生装置と、電子部品を保持するボンディングステージとを有し、放電電極と金属線の先端との間で放電させて金属線の先端にボールを形成し、キャピラリにてボールを電子部品の電極に押圧して接合させボールをバンプとするバンプボンディング装置であって、放電電極を少なくとも２本以上備えたことを特徴とするバンプボンディング装置。
【請求項５】
２本以上の放電電極に対して放電電圧を印加するタイミングを任意に切り換えるスパーク切換装置を設けたことを特徴とする請求項４記載のバンプボンディング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はバンプボンディング技術に関し、特にフリップチップＩＣなどの電子部品に突起電極（以下、バンプという）を形成するのに好適に適用されるバンプボンディング方法及びその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＩＣ関連のワイヤボンディング技術を応用して、フリップチップＩＣの電極パッド部に金バンプを超音波接合するスタッドバンプボンディング技術は知られている。
【０００３】
この種のバンプボンディング装置の一例について、図５を参照して説明する。図５において、２１は垂直及び水平方向に移動可能なキャピラリであり、このキャピラリ２１に金線２２が挿通されている。２３は、キャピラリ２１の上部位置に配設されたクランパで、金線２２を挟んで保持する。２４はキャピラリ２１から突出した金線２２の先端近傍に配設された放電電極（以下、トーチと称する）で、金線２２の先端との間で放電し、スパークを発生する。２５は電子部品、２６は電子部品２５を保持するとともに加熱するボンディングステージである。
【０００４】
次に、動作を説明する。まず、位置認識カメラ（図示せず）により電子部品２５を認識して位置決めし、図５（ａ）に示すように、キャピラリ２１から出ている金線２２の先端に、トーチ２４からスパークを与え、溶融、再結晶化させることで、図５（ｂ）に示すように金ボール２７を形成する。その後、図５（ｃ）に示すように、キャピラリ２１をヘッド上下駆動機構（図示せず）により下降させ、ヘッド上下駆動機構に備えた当たり検出機構により電子部品２５の電極位置を検出後、加圧し、同時に超音波を加えることで、金ボール２７と電子部品２５の電極を接合する。次に、図５（ｄ）に示すように、金線２２をクランパ２３により保持してキャピラリ２１とともに上昇させ、金ボール２７の再結晶領域と金線２２との境界で断裂させ、電子部品２５に電極となるスタッドバンプ２８が形成される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の構成では、スパーク時のトーチ２４と金線２２の位置関係が常に一定であるため、放電はトーチ２４から金線２２の先端に向かって常に一方向からなされることになる。このため、金線２２の先端に形成される金ボール２７の形状は、図５（ｂ）に示すように、スパーク方向に膨らみを持ち、金ボール２７の中心が金線２２の軸線が通る鉛直線上にない、左右非対称な形（以下、クラブネック型という）になる。このクラブネック型の金ボール２７を用いてスタッドバンプ２８を形成した場合、バンプ台座２８ａの中心と頭頂２８ｂの中心にズレが生じ、バンブ形状は図５（ｄ）に示すように、偏芯した形状となる。このようなスタッドバンプ２８を用いて圧接を行うフリップチップ実装を行った場合、電子部品２５と回路基板のアライメント位置にズレを引き起こす要因となるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、バンプの一方向への偏芯を防止でき、フリップチップ実装を行う場合の電子部品と回路基板のアライメント位置のズレ発生を防止できるバンプボンディング方法及びその装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のバンプボンディング方法は、キャピラリを貫通して突出した金属線の先端と放電電極との間で放電させて金属線の先端にボールを形成し、キャピラリにてボールを電子部品の電極に押圧して電極に接合させボールをバンプとするバンプボンディング方法において、少なくとも２本以上の放電電極と金属線先端との間で同時に放電させ、１つのボールを形成するものである。
【０００８】
この構成によると、少なくとも２本以上の放電電極と金属線の先端との間で２方向以上から同時に放電させることで、ボールの一方向への偏芯を防止することができ、圧接を行うフリップチップ実装などにおいてバンプの偏芯に起因する電子部品と回路基板の間のアライメントズレを防止することができる。
【０００９】
また、少なくとも２本以上の放電電極と金属線先端との間で少なくとも２回以上放電させ、１つのボールを形成しても同様の作用効果を奏することができる。
【００１０】
また、少なくとも２本以上の放電電極を任意に切り換えつつ放電させ、１回の放電につき１つのボールを形成すると、交互に互いに異なる方向に偏芯したボールを形成することで、全体として一方向へのバンプの偏芯を防止でき、バンプの偏芯に起因するアライメントズレを防止することができる。
【００１１】
また、本発明のバンプボンディング装置は、キャピラリと、キャピラリに挿通された金属線と、金属線の先端との間で放電する放電電極と、放電電極に放電電圧を印加するスパーク発生装置と、電子部品を保持するボンディングステージとを有し、放電電極と金属線の先端との間で放電させて金属線の先端にボールを形成し、キャピラリにてボールを電子部品の電極に押圧して接合させボールをバンプとするバンプボンディング装置であって、放電電極を少なくとも２本以上備えたものである。
【００１２】
この構成によると、上記バンプボンディング方法を実施してバンプの一方向への偏芯を防止でき、フリップチップ実装を行う場合の電子部品と回路基板のアライメント位置のズレ発生を防止できる。
【００１３】
また、２本以上の放電電極に対して放電電圧を印加するタイミングを任意に切り換えるスパーク切換装置を設けると、上記のように２つ以上の放電電極から同期を計って同時に放電して１つのボールを形成したり、タイミングを異ならせて２回以上放電して１つのボールを形成したり、放電電極を任意に切り換えつつ、１回の放電につき１つのボールを形成するなどの、任意の方法にてそれぞれ適正にボールを形成することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のバンプボンディング方法及びその装置によれば、少なくとも２本以上の放電電極と金属線の先端との間で２方向以上から放電させることで、ボールの一方向への偏芯を防止することができ、圧接を行うフリップチップ実装などにおいてバンプの偏芯に起因する電子部品と回路基板の間のアライメントズレを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態のバンプボンディング装置とそれを用いたバンプボンディング方法について、図１、図２を参照して説明する。
【００１６】
図１において、１は垂直及び水平方向に移動可能なキャピラリであり、このキャピラリ１に金線２が挿通されている。３は、キャピラリ１の上部位置に配設されたクランパで、金線２を挟んで保持する。４はキャピラリ１及びクランパ３を上下方向に駆動する上下駆動装置４である。５、６はキャピラリ１から突出した金線２の先端近傍位置で、キャピラリ１を挟んで左右に配設された放電電極（以下、トーチと称する）で、金線２の先端との間で放電してスパークを発生し、金線２の先端に金ボール７を形成する。そのため、トーチ５、６は、スパーク切換装置９を介してスパーク発生装置８に接続されている。１０はバンプを形成するＩＣチップなどの電子部品であり、ヒータ内蔵のボンディングステージ１１上に電極面が上になる状態で載置され、吸着機構にて保持される。
【００１７】
次に、バンプの形成動作を図２を参照して説明する。まず、位置認識カメラ（図示せず）により電子部品１０を認識して位置決めし、図２（ａ）に示すように、キャピラリ１から出ている金線２の先端に対して、スパーク発生装置８からスパーク切換装置９によって同期を図ってトーチ５、６から同時に放電し、スパークによって金線２の先端を溶融、再結晶化させることで、図２（ｂ）に示すように金ボール７を形成する。その後、図２（ｃ）に示すように、キャピラリ１を上下駆動装置４により下降させ、上下駆動装置４に備えた当たり検出機構により電子部品１０の電極位置を検出後、加圧し、同時に超音波を加えることで、超音波エネルギーとボンディングステージ１１からの熱エネルギーを接合界面に付与し、金ボール７と電子部品１０の電極と接合する。次に、図２（ｄ）に示すように、金線２をクランパ３により保持して上下駆動装置４にてキャピラリ１とともに上昇することによって、金ボール７の再結晶領域と金線２との境界で断裂させ、電子部品１０に電極となるバンプ１２が形成される。
【００１８】
このようにトーチ５、６を少なくとも２本以上持ち、スパーク切換装置９によって同期を図り、これら複数のトーチ５、６から金線２の先端に向かって同時に放電して金線２の先端に１つの金ボール７を形成することにより、金線２を左右均等に溶融させ、金線２中心に対して偏芯のない金ボール７を形成することができ、その結果金ボール７を電子部品１０の電極面に押圧することで偏芯のないバンプ１２を形成できる。かくして、電子部品１０を回路基板に圧接して接合するフリップチップ実装などにおいて、バンプ１２の偏芯に起因する電子部品１０と回路基板の間のアライメントズレを防止することができる。
【００１９】
また、以上の説明では２本のトーチ５、６を用いた例を示したが、トーチを３本以上持つ場合においても、同様にスパーク切換装置９によって同期を図り、複数のトーチから金線２の先端に向かって同時に放電することで、金線２の先端に１つの金ボール７を形成することができる。
【００２０】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態のバンプボンディング方法について、図３を参照して説明する。なお、以下の実施形態ではバンプボンディング装置は上記第１の実施形態と基本的に同一であり、同一の構成要素については同一参照符号を付して説明を省略し、本実施形態のバンプボンディング方法の動作についてのみ説明する。
【００２１】
まず、図３（ａ）に示すように、スパーク切換装置９にてトーチ５を放電するトーチに選択し、トーチ５より金線２の先端に向かって放電して金ボール７を形成する。次に、図３（ｂ）に示すように、スパーク切換装置９にてトーチ６を放電するトーチに選択し、トーチ６より先に金ボール７を形成した金線２の先端に向かって放電し、図３（ｃ）に示すように金線２の先端に１つの金ボール７を形成する。次に、図３（ｄ）に示すように、キャピラリ１を上下駆動装置４により下降させ、金ボール７を電子部品１０の電極に加圧し、同時に超音波を加えることで、超音波エネルギーとボンディングステージ１１からの熱エネルギーを接合界面に付与し、金ボール７と電子部品１０の電極と接合する。次に、図３（ｅ）に示すように、金線２をクランパ３により保持して上下駆動装置４にてキャピラリ１とともに上昇することによって、金ボール７の再結晶領域と金線２との境界で断裂させ、電子部品１０に電極となるバンプ１２が形成される。
【００２２】
このようにトーチ５、６にて左右から２回放電することによって、金線２の先端を左右均等に溶融させ、金線２の中心に対して偏芯のない金ボール７を形成することができ、その結果この金ボール７を電子部品１０の電極面に押圧することで偏芯のないバンプ１２を形成できる。かくして、電子部品１０を回路基板に圧接して接合するフリップチップ実装などにおいて、バンプ１２の偏芯に起因する電子部品１０と回路基板の間のアライメントズレを防止することができる。
【００２３】
また、以上の説明では２本のトーチ５、６を用いた例を示したが、トーチを３本以上持つ場合においても、同様にスパーク切換装置９によって放電するトーチを順次選択し、複数のトーチから順に放電することで、金線２の先端に１つの金ボール７を形成することができる。
【００２４】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態のバンプボンディング方法について、図４を参照して説明する。
【００２５】
まず、図４（ａ）に示すように、スパーク切換装置９にてトーチ５を放電するトーチに選択し、金線２の左に位置するトーチ５より金線２の先端に向かって放電し、金線２を左側から溶融させ、図４（ｂ）に示すように、左向きクラブネック形状の金ボール１３を形成する。次に、図４（ｃ）に示すように、キャピラリ１を上下駆動装置４により下降させ、金ボール１３を電子部品１０の電極に加圧し、同時に超音波を加えることで、超音波エネルギーとボンディングステージ１１からの熱エネルギーを接合界面に付与し、金ボール１３と電子部品１０の電極と接合する。次に、図４（ｄ）に示すように、金線２をクランパ３により保持して上下駆動装置４にてキャピラリ１とともに上昇することによって、金ボール１３の再結晶領域と金線２との境界で断裂させ、電子部品１０に電極となるバンプ１４を形成する。
【００２６】
次に、図４（ｅ）に示すように、スパーク切換装置９にてトーチ６を放電するトーチに選択し、金線２の右に位置するトーチ６より金線２の先端に向かって放電し、金線２を右側から溶融させ、図４（ｆ）に示すように、右向きクラブネック形状の金ボール１５を形成する。次に、図４（ｇ）に示すように、キャピラリ１を上下駆動装置４により下降させ、金ボール１５を電子部品１０の電極に加圧し、同時に超音波を加えることで、超音波エネルギーとボンディングステージ１１からの熱エネルギーを接合界面に付与し、金ボール１５と電子部品１０の電極と接合する。次に、図４（ｈ）に示すように、金線２をクランパ３により保持して上下駆動装置４にてキャピラリ１とともに上昇することによって、金ボール１５の再結晶領域と金線２との境界で断裂させ、電子部品１０に電極となるバンプ１６を形成する。
【００２７】
このようにして、図４（ｉ）に示すように、トーチ５、６にて左右に偏芯したバンプ１４、１６を交互に形成することによって、電子部品１０の全体では一方向へのバンプの偏芯を防止することができる。かくして、電子部品１０を回路基板に圧接して接合するフリップチップ実装などにおいて、バンプの偏芯に起因する電子部品１０と回路基板の間のアライメントズレを防止することができる。
【００２８】
また、以上の説明では２本のトーチ５、６を用いた例を示したが、トーチを３本以上持つ場合においても、同様にスパーク切換装置９によって放電するトーチを選択し、複数のトーチから金線２の先端に向かって順に放電し、１回の放電につき１つの金ボールを形成するようにすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明のバンプボンディング方法及びその装置は、複数のトーチを有する多トーチバンプボンディング装置にて偏芯のないボールを形成し、若しくは偏芯したバンプを交互に形成することにより、フリップチップ実装等においてバンプの偏芯に起因する電子部品と回路基板のアライメントズレを防止することができ、フリップチップ実装する電子部品のバンプ形成などに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるバンプボンディング装置の要部の概略構成図である。
【図２】同実施形態におけるバンブボンディング方法の工程説明図である。
【図３】本発明の第２の実施形態におけるバンプボンディング方法の工程説明図である。
【図４】本発明の第３の実施形態におけるバンプボンディング方法の工程説明図である。
【図５】従来例のバンプボンディング方法の工程説明図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  キャピラリ
２  金線（金属線）
５、６  トーチ
７  金ボール（ボール）
８  スパーク発生装置
９  スパーク切換装置
１０  電子部品
１１  ボンディングステージ
１２  バンプ
１３、１５  金ボール（ボール）
１４、１６  バンプ
【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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