(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線基板と回路素子との電極部を接続する金属バンプの形成方法であって、
（ａ）スパーク放電により金属ワイヤの先端部に金属球を形成する工程、
（ｂ）前記金属球を前記配線基板或いは回路素子の電極部に圧着するとともに、前記金属ワイヤから前記金属球を切り離す工程、
（ｃ）前記圧着された金属球を切削加工して円柱形状に整形する工程
を含むことを特徴とする金属バンプの形成方法。
【請求項２】
前記工程（ｃ）において、回転する円筒形状の切り刃によって前記金属球の側面突部を削ぎ落として、前記金属球を円柱形状に加工することを特徴とする請求項１に記載の金属バンプの形成方法。
【請求項３】
前記工程（ｃ）において、前記金属球を配線基板或いは回路素子の背面側から加熱しながら前記金属球の側面突部を削ぎ落として、前記金属球を円柱形状に加工することを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の金属バンプの形成方法。
【請求項４】
前記工程（ｃ）において、切り刃を加熱してから、前記圧着された金属球を切削加工することを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の金属バンプの形成方法。
【請求項５】
配線基板と回路素子との電極部を接続する金属バンプの形成方法であって、
（ａ）スパーク放電により金属ワイヤの先端部に金属球を形成する工程、
（ｄ）前記金属球を前記配線基板或いは回路素子の電極部に圧着するとともに、その側面突部を切削加工して円柱形状に整形する工程、
（ｅ）前記金属ワイヤから前記金属バンプを切り離す工程
を含むことを特徴とする金属バンプの形成方法。
【請求項６】
前記工程（ｄ）において、前記金属球の側面突部を、所定の内径を有する円筒形状の切り刃によって削ぎ落とすことにより、前記金属球を前記内径に等しい径の円柱形状に整形することを特徴とする請求項５に記載のバンプの形成方法。
【請求項７】
前記工程（ｄ）において、前記金属球の側面突部を、所定の長さを有する円筒形状の切り刃によって削ぎ落とすとともに、前記金属球を前記切り刃の長さに等しい高さの円柱形状に塑性変形することを特徴とする請求項５に記載の金属バンプの形成方法。
【請求項８】
前記工程（ｄ）において、前記配線基板或いは回路素子の電極部に、所定の長さと所定の内径を有する円筒形状の切り刃を有する矯正治具を配置した状態で、前記金属球を前記電極部の電極面に圧着することを特徴とする請求項５に記載の金属バンプの形成方法。
【請求項９】
複数の電極部を備えた回路素子を回路基板上に実装するための金属バンプの形成方法であって、
（ｆ）前記複数の電極部の各電極面に低融点金属からなる金属球をそれぞれ溶着する工程、
（ｇ）前記各金属球に対応する位置に、前記各金属球の直径より小さな円形の貫通孔を備えた整形用治具を用いて、前記各金属球を加熱溶融しながら前記整形用治具に荷重を加えることによって円柱形状に整形する工程、
（ｈ）前記円柱形状の金属バンプを冷却固化する工程、
（ｉ）前記金属バンプが冷却固化されたのち、前記整形用治具を取り外す工程
を含むことを特徴とする金属バンプの形成方法。
【請求項１０】
複数の電極部を備えた回路素子を回路基板上に実装するための金属バンプの形成方法であって、
（ｊ）前記複数の電極部の各電極面に低融点金属膜を塗布する工程、
（ｋ）前記各電極面に対応する位置に、それぞれ円形の貫通孔を備えた治具を用いて、前記低融点金属膜を加熱溶融しながら前記治具に荷重を加えることによって円柱形状に整形する工程、
（ｈ）前記円柱形状の金属バンプを冷却固化する工程、
（ｉ）前記金属バンプが冷却固化されたのち、前記整形用治具を取り外す工程
を含むことを特徴とする金属バンプの形成方法。
【請求項１１】
配線基板と回路素子との電極部を接続するバンプ形成装置において、
スパーク放電により金属ワイヤの先端部に金属球を形成し、前記配線基板或いは回路素子の電極部に圧着するとともに、前記金属ワイヤから前記金属球を切り離すバンプボンディング手段と、
前記金属球を切削加工して円柱形状に整形するバンプ整形手段と
を備えたことを特徴とするバンプ形成装置。
【請求項１２】
前記バンプ整形手段は回転する円筒形状の切り刃を有し、前記金属球の側面突部を前記切り刃によって削ぎ落として、前記金属球を円柱形状に整形するものであることを特徴とする請求項１１に記載のバンプ形成装置。
【請求項１３】
前記バンプ整形手段は、前記金属球を配線基板或いは回路素子の背面側から加熱する加熱手段を備えたことを特徴とする請求項１１又は１２のいずれかに記載のバンプ形成装置。
【請求項１４】
前記バンプ整形手段は、前記金属球を切削加工するための切り刃を加熱する加熱手段を備えたことを特徴とする請求項１１又は１２のいずれかに記載のバンプ形成装置。
【請求項１５】
前記バンプボンディング手段は、先端部に金属球を形成するキャピラリと、このキャピラリの先端部に前記金属球の側面突部を切削する円筒形状の切り刃とを備えたことを特徴とする請求項１１乃至１４のいずれか一つに記載のバンプ形成装置。
【請求項１６】
前記バンプ整形手段は、所定の長さと所定の内径を有する円筒形状の切り刃を備えた矯正治具であって、
前記配線基板或いは回路素子の電極部に前記矯正治具を配置した状態で、前記バンプボンディング手段により前記金属球を前記電極部の電極面に圧着することを特徴とする請求項１１乃至１４のいずれか一つに記載のバンプ形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、配線基板に回路素子を配置して電気的な接続を形成するための金属バンプの形成方法及びバンプ形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、高周波半導体回路装置用のモジュールでは、配線基板に回路素子を配置して電気的な接続を形成する場合、金などの突起電極（以下、バンプという。）が用いられている（例えば、特開平４−３３４０４９号公報）。一般には、素子電極と基板電極とはワイヤボンディングによって接続されるが、使用されるワイヤの長さに応じてインダクタンス成分が生じるので、高周波半導体回路装置では伝送損失が問題になる。そのために、特に超高周波数領域、即ちマイクロ波、ミリ波の伝送周波数で使用する半導体回路装置では、信号の伝送品質を低下させないために、バンプ接続による実装方法が採用されている。
【０００３】
図２６は、従来のバンプ形成方法を示す工程説明図である。このバンプ形成方法では、素子電極、又は基板電極上にボールボンディングに用いられるワイヤボンダ装置が使用される。
【０００４】
同図（ａ）において、ワイヤボンダ装置のキャピラリ１は、その軸心部にワイヤ、例えば金線２を通すための細穴を有し、その円錐形をなす先端の細穴から所定の長さで金線２を送り出している。３はトーチ電極であって、金線２の先端との間でスパーク放電させて、その放電エネルギーによって金線２を溶融して、同図（ｂ）に示すような金球４を形成する。金球４が所定の大きさに形成された後、キャピラリ１の下に回路素子（又は回路基板）６を配置して、金球４をその電極部５に圧着する（図２６（ｃ）参照）。
【０００５】
ここに示す圧着工程では、キャピラリ１から荷重を加えるとともに、超音波振動をも併用して、金球４を電極部５に確実に接合することができる。さらに、圧着を完全なものとするために、圧着面となる電極部５を下部から加熱する。その後、同図（ｄ）に示す状態にキャピラリ１を引き離して、圧着された金球４の上部でワイヤ７を引き切ることにより、同図（ｅ）に示す形状のバンプ８が電極部５上に形成される。なお、ワイヤボンダ装置のキャピラリ１を上下方向等に移動させる機構部（ボンディングヘッド）などは、図２６では省略している。
【０００６】
このように、従来のバンプ形成方法では、金線２を用いて簡易にバンプを形成でき、高周波用のモジュールを構成する場合に、その線路長を短縮してインダクタンス成分を低減できる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図２６（ｅ）に示すように、バンプ８の形状は中間部分が上下の端面部分に比較して大径となって、その外周面形状がいわゆる樽型となり、伝送効率を著しく低下させるという問題があった。
【０００８】
信号電流は、その特性から伝送線路の表皮部分を流れるものであって、上述のようなバンプ形状では、中間部分で信号の線路幅が大きく変化することになる。したがって、このような表面の凹凸があると信号電流が反射して送信側に戻ったり、熱に変わったりして伝送損失となる。とくに、ミリ波といわれる６０ＧＨｚ以上の高い周波数領域で動作する半導体モジュールの場合に、樽型のバンプ形状では反射や伝送損失の影響を無視することができなかった。
【０００９】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、金属バンプを円柱形状となるように形成して、信号電流の伝送損失を低下させるようにした金属バンプの形成方法、及びそのためのバンプ形成装置、バンプ整形用治具を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る金属バンプの形成方法は、配線基板と回路素子との電極部を接続する金属バンプの形成方法であって、
（ａ）スパーク放電により金属ワイヤの先端部に金属球を形成する工程、
（ｂ）前記金属球を前記配線基板或いは回路素子の電極部に圧着するとともに、前記金属ワイヤから前記金属球を切り離す工程、
（ｃ）前記圧着された金属球を切削加工して円柱形状に整形する工程を含むものである。
【００１１】
また、この発明に係る金属バンプの形成方法は、前記工程（ｃ）において、回転する円筒形状の切り刃によって金属球の側面突部を削ぎ落として、前記金属球を円柱形状に加工することを特徴とするものである。
【００１２】
また、この発明に係る金属バンプの形成方法は、前記工程（ｃ）において、前記金属球を配線基板或いは回路素子の背面側から加熱しながら金属球の側面突部を削ぎ落として、前記金属球を円柱形状に加工することを特徴とするものである。
【００１３】
また、この発明に係る金属バンプの形成方法は、前記工程（ｃ）において、前記圧着された金属球の側面突部を削ぎ落とすための切り刃を加熱したことを特徴とするものである。
【００１４】
この発明に係る金属バンプの形成方法は、配線基板と回路素子との電極部を接続する金属バンプの形成方法であって、
（ａ）スパーク放電により金属ワイヤの先端部に金属球を形成する工程、
（ｄ）前記金属球を前記配線基板或いは回路素子の電極部に圧着するとともに、その側面突部を切削加工して円柱形状に整形する工程、
（ｅ）前記金属ワイヤから前記金属バンプを切り離す工程を含むものである。
【００１５】
また、この発明に係る金属バンプの形成方法は、前記工程（ｄ）において、金属球の側面突部を、所定の内径を有する円筒形状の切り刃によって削ぎ落とすことにより、前記金属球を前記内径に等しい径の円柱形状に整形することを特徴とするものである。
【００１６】
また、この発明に係る金属バンプの形成方法は、前記工程（ｄ）において、金属球の側面突部を、所定の長さを有する円筒形状の切り刃によって削ぎ落とすとともに、前記切り刃の長さに等しい高さの円柱形状に塑性変形することを特徴とするものである。
【００１７】
また、この発明に係る金属バンプの形成方法は、前記工程（ｄ）において、前記配線基板或いは回路素子の電極部に、所定の長さと所定の内径を有する円筒形状の切り刃を有する矯正治具を配置した状態で、前記金属球を前記電極部の電極面に圧着することを特徴とするものである。
【００１８】
この発明に係る金属バンプの形成方法は、複数の電極部を備えた回路素子を回路基板上に実装するための金属バンプの形成方法であって、
（ｆ）前記複数の電極部の各電極面に低融点金属からなる金属球をそれぞれ溶着する工程、
（ｇ）前記各金属球に対応する位置に、前記各金属球の直径より小さな円形の貫通孔を備えた整形用治具を用いて、前記各金属球を加熱溶融しながら前記整形用治具に荷重を加えることによって円柱形状に整形する工程、
（ｈ）前記円柱形状の金属バンプを冷却固化する工程、
（ｉ）前記金属バンプが冷却固化されたのち、前記整形用治具を取り外す工程
を含むものである。
【００１９】
この発明に係る金属バンプの形成方法は、複数の電極部を備えた回路素子を回路基板上に実装するための金属バンプの形成方法であって、
（ｊ）前記複数の電極部の各電極面に低融点金属膜を塗布する工程、
（ｋ）前記各電極面に対応する位置に、それぞれ円形の貫通孔を備えた治具を用いて、前記低融点金属膜を加熱溶融しながら前記治具に荷重を加えることによって円柱形状に整形する工程、
（ｈ）前記円柱形状の金属バンプを冷却固化する工程、
（ｉ）前記金属バンプが冷却固化されたのち、前記整形用治具を取り外す工程
を含むものである。
【００２０】
この発明に係るバンプ形成装置は、配線基板と回路素子との電極部を接続するバンプ形成装置において、スパーク放電により金属ワイヤの先端部に金属球を形成し、前記配線基板或いは回路素子の電極部に圧着するとともに、前記金属ワイヤから前記金属球を切り離すバンプボンディング手段と、前記金属球を切削加工して円柱形状に整形するバンプ整形手段とを備えたものである。
【００２１】
また、この発明に係るバンプ形成装置は、前記バンプ整形手段が回転する円筒形状の切り刃を有し、前記金属球の側面突部を前記切り刃によって削ぎ落として、前記金属球を円柱形状に整形するものである。
【００２２】
また、この発明に係るバンプ形成装置は、前記バンプ整形手段が、前記金属球を配線基板或いは回路素子の背面側から加熱する加熱手段を備えたことを特徴とするものである。
【００２３】
また、この発明に係るバンプ形成装置は、前記バンプ整形手段が、前記金属球を切削加工するための切り刃を加熱する加熱手段を備えたことを特徴とするものである。
【００２４】
また、この発明に係るバンプ形成装置は、前記バンプボンディング手段が、先端部に金属球を形成するキャピラリと、このキャピラリの先端部に前記金属球の側面突部を切削する円筒形状の切り刃とを備えていることを特徴とするものである。
【００２５】
また、この発明に係るバンプ形成装置は、前記バンプ整形手段が、所定の長さと所定の内径を有する円筒形状の切り刃を備えた矯正治具であって、前記配線基板或いは回路素子の電極部に前記矯正治具を配置した状態で、前記バンプボンディング手段により前記金属球を前記電極部の電極面に圧着することを特徴とするものである。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。
【００２８】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１におけるバンプ形成方法を示す図である。
【００２９】
同図（ａ）は、従来方法と同様にして形成された樽型のバンプ８を示している（図２６（ｅ）参照）。すなわち、バンプ８は従来のボールボンド式のワイヤボンディング装置、或いはバンプ形成装置（以下、バンプボンダという。）によって、回路素子６の電極部５上に形成される。同図（ｂ）には、円柱形状の空洞部をなす切り刃１２と、それを先端部分で保持する治具１１を示す。この治具１１の形状は、図２６に示すキャピラリ１と同一の形状となっていて、バンプボンダのキャピラリ保持部（ボンディングヘッド）に、キャピラリ１に代えて治具１１が取り付けられている。この治具１１に固着された切り刃１２によって、樽型のバンプ８の外周側面における突部を削ぎ落として、円柱形状に整形することが可能になる。また、切り刃１２の径は、樽型のバンプ８の中間部分での水平断面における外周の直径より小さく、かつ、この切り刃１２の垂直方向の長さは、バンプ８の高さより長く設計されている。
【００３０】
図１（ｃ）には、バンプ８の不要部分の削ぎ落としにより整形を行なっている状態を示す。ここでは、治具１１に対して上方から所定の荷重をかけている。荷重の大きさは８０〜２００ｇｆ程度が好適であるが、バンプの大きさや金の純度などによってバンプ８の硬さは変わるので、荷重の大きさもそれに応じて設定される。また、削ぎ落とされた金の滓１３は、バンプの間、或いは他の線路間に付着すると、ショートの原因になる。そこで、削ぎ落としの際には、窒素ガン、エアーガン等により圧縮ガスを吹き掛けて、基板や素子上に残らないように吹き飛ばす必要がある。
【００３１】
図２は、真円柱形状に加工されたバンプ１４を示している。治具１１の先端に保持される切り刃１２は、円筒の直径、及びその長さを選択することによって、バンプボンダによって形成された当初のバンプ８の直径より小さい範囲であれば、バンプ１４が適宜に最適形状になるよう加工できる。したがって、同一回路素子６上の複数の電極部５に、バンプ１４をそれぞれ異なる大きさで形成する必要があるときには、従来のバンプボンダにより一括して大き目のバンプを形成し、その後に、異なる円筒形状の切り刃１２を備えた治具１１を選択して、回路素子６の各部位でそれぞれ必要とする大きさの円柱形状のバンプを形成すればよい。
【００３２】
なお、切り刃１２の材質については、例えば表面をニッケルコーティングしたステンレススチール等が使用可能である。しかし、金より硬いものであれば金属に限らず、セラミクス等の無機物質、サファイア、ルビー、ダイヤモンドなどの鉱物材料、或いは硬質プラスチックなどであってもよい。
【００３３】
以上、実施の形態１のバンプ形成方法によれば、従来のバンプボンダを使用して所定位置に樽型のバンプ８を形成し、その後に、同じバンプボンダに切り刃１２を有する治具１１を取り付けて、樽型のバンプ８の側面突部を削ぎ落とすことによって整形して、簡単に真円柱形状のバンプ１４を形成できる。したがって、高い周波数領域で動作するモジュールの金属バンプにおける伝送損失を低下させることができる。
【００３４】
また、実施の形態１におけるバンプ形成装置では、バンプ８を球形に形成する従来のバンプボンダを利用して、そのワイヤ保持用のキャピラリに代えて、切り刃１２を備えた治具１１を取り付けるだけで、バンプ形状の整形が可能になる。また、治具１１に設ける切り刃１２の直径寸法を適宜に選択するだけで、所望する大きさの径を有する円柱形状のバンプ１４に整形することができる。
【００３５】
なお、以上では、バンプを構成する材料として金線を用いた場合を説明したが、金属バンプとしては金以外に、アルミニウムやはんだを材料とするバンプであってもよい。
【００３６】
実施の形態２．
実施の形態２では、バンプの不要な部分を削ぎ落とすための切り刃に所定の荷重をかけると同時に、所定の回転速度で治具を回転させている。この実施の形態２の方法は、バンプの不要な部分を削ぎ落とす作業を、より効率良く行なう点に特徴がある。
【００３７】
図３は、この発明の実施の形態２におけるバンプ形成方法を示す図である。同図（ａ）では、従来方法と同様にして形成された樽型のバンプ８を示している（図２６（ｅ）参照）。すなわち、バンプ８は従来のバンプボンダによって、回路素子６の電極部５上に形成される。同図（ｂ）には、円柱形状の空洞部をなす切り刃２２、それを先端部分に固着した治具２１、この治具２１を切り刃２２とは反対側で保持するチャック部２３、及びこのチャック部２３を治具２１とともに一体に回転駆動するための回転機構部２４を示す。切り刃２２の径は、樽型のバンプ８の中間部分での水平断面における外周の直径より小さく、かつ、この切り刃２２の垂直方向の長さは、バンプ８の高さより長く設計されている。
【００３８】
図３（ｃ）には、バンプ８の不要部分の削ぎ落としにより、整形を行なっている状態を示す。ここでは、回転機構部２４により治具２１が回転している。一般に、このときの回転数が高速であれば、それだけ削ぎ落としの際の加工面がきれいに仕上がり、その加工時間も短くなる。回転する治具２１に対しては、さらに上方から所定の荷重も加えている。このときの荷重の大きさは８０〜２００ｇｆ程度が好適であるが、バンプの大きさや金の純度などによってバンプ８の硬さは変わるので、それに応じて荷重の大きさや回転数を設定している。また、削ぎ落とされた金の滓２５は、バンプの間、或いは他の線路間に付着すると、ショートの原因になる。そこで、削ぎ落としの際には、窒素ガン、エアーガン等により圧縮ガスを吹き掛けて、基板や素子上に残らないように吹き飛ばす必要がある。
【００３９】
図４は、真円柱形状に加工されたバンプ２６を示している。治具２１の先端に保持される切り刃２２は、円筒の直径、及びその長さを選択することによって、バンプボンダによって形成された当初のバンプ８の直径より小さい範囲であれば、バンプ２６が適宜に最適形状になるよう加工できる。したがって、同一回路素子６上の複数の電極部５に、バンプをそれぞれ異なる大きさで形成する必要があるときには、従来のバンプボンダにより一括して大き目のバンプを形成し、その後に、異なる円筒形状の切り刃２２を備えた治具２１を選択して、回路素子６の各部位に必要な大きさの円柱形状のバンプを形成できる。
【００４０】
なお、切り刃２２の材質については、例えば表面をニッケルコーティングしたステンレススチール等が使用可能である。しかし、金より硬いものであれば金属に限らず、セラミクス等の無機物質、サファイア、ルビー、ダイヤモンドなどの鉱物材料、或いは硬質プラスチックなどであってもよい。
【００４１】
以上、実施の形態２のバンプ形成方法によれば、実施の形態１と同様に、高い周波数領域で動作するモジュールの金属バンプにおける伝送損失を低下させることができる。
【００４２】
また、切り刃２２を有する治具２１を回転させながら、樽型のバンプ８の周面を削ぎ落とすようにしたので、実施の形態１の方法と比較して、より効率的に真円柱形状のバンプ２６を形成できる。
【００４３】
さらに、切り刃２２が回転しながらバンプ２６の周面を削ぎ落とすことになるため、切断面を平滑に仕上げることが可能になり、品質の良い伝送特性を確保することが容易である。特に粘性のある金属、例えばアルミ合金によってバンプ８が形成されている場合には、荷重を加えただけでは切断面を滑らかにすることができなかったけれども、回転による切断を行なうことによって、滑らかなバンプ壁面を実現することが可能になる。
【００４４】
実施の形態３．
実施の形態３は、バンプ材料としてアルミニウムやはんだなどの低融点金属を使用した場合に、切り刃によるバンプの削ぎ落とし作業を補助するために、ヒータを用いてバンプを加熱する例である。
【００４５】
図５は、この発明の実施の形態３におけるバンプ形成方法を示す図である。同図（ａ）は、従来方法と同様にして形成された樽型のはんだバンプ８を示している（図２６（ｅ）参照）。すなわち、はんだバンプ８は従来のバンプボンダによって、回路素子６の電極部５上に形成される。同図（ｂ）には、円柱形状の空洞部をなす切り刃３２と、それを先端部分で保持する治具３１を示す。３３は、回路素子６を電極部５とは反対面側から加熱するヒータである。このヒータ３３は、回路素子６を介して電極部５に圧着されたはんだバンプ８を所定の温度まで加熱する。
【００４６】
切り刃３２を固着する治具３１の形状は、実施の形態１のものと同様に、図２６に示すキャピラリ１と同一の形状となっていて、バンプボンダのキャピラリ保持部（ボンディングヘッド）に、キャピラリ１に代えて治具３１が取り付けられている。この治具３１に固着された切り刃３２によって、樽型のバンプ８の外周側面における突部を削ぎ落として、円柱形状に整形することが可能になる。また、切り刃３２の径は、樽型のバンプ８の中間部分での水平断面における外周の直径より小さく、かつ、この切り刃３２の垂直方向の長さは、バンプ８の高さより長く設計されている。
【００４７】
図５（ｃ）には、はんだバンプ８の不要部分の削ぎ落としにより整形を行なっている状態を示す。ここでは、治具３１に固定された切り刃３２に対して上方から所定の荷重をかけている。荷重の大きさは８０〜２００ｇｆ程度が好適であるが、加熱によってはんだバンプ８が軟化しているので、荷重の大きさも軟化の程度に応じて設定される。融点が１８３℃の共晶はんだによるバンプの場合には、不要部分の削ぎ落としの時点でヒータ３３を、例えば１００〜１２０℃程度に加熱することが好ましい。それ以上の高温に加熱した場合には、はんだバンプ８自体が溶融してしまうおそれがある。
【００４８】
また、削ぎ落とされたはんだ滓３４が、バンプの間、或いは他の線路間に付着すると、ショートの原因になる。そこで、削ぎ落としの際には、窒素ガン、エアーガン等により圧縮ガスを吹き掛けて、基板や素子上に残らないように吹き飛ばす必要がある。
【００４９】
図６は、真円柱形状に加工されたバンプ３５を示している。治具３１の先端に保持される切り刃３２は、円筒の直径、及びその長さを選択することによって、バンプボンダによって形成された当初のバンプ８の直径より小さい範囲であれば、バンプ３５が適宜に最適形状になるよう加工できる。したがって、同一回路素子６上の複数の電極部５に、バンプ３５をそれぞれ異なる大きさで形成する必要があるときには、従来のバンプボンダにより一括して大き目のバンプを形成し、その後に、異なる円筒形状の切り刃３２を備えた治具３１を選択して、回路素子６の各部位でそれぞれ必要とする大きさの円柱形状のバンプを形成すればよい。
【００５０】
以上、実施の形態３のバンプ形成方法によれば、実施の形態１と同様に、高い周波数領域で動作するモジュールの金属バンプにおける伝送損失を低下させることができる。
【００５１】
また、切り刃３２に荷重をかけて、樽型のはんだバンプ８の周面を削ぎ落として真円柱形状に加工する際に、ヒータ３３を用いてバンプ８を軟化させているので、実施の形態１の方法と比較して、バンプ３５の切断面が滑らかに形成できる。
【００５２】
特に、バンプ材料として粘性のある低融点金属、例えばアルミ合金を用いている場合でも、バンプを加熱することでその切断面を平滑に仕上げることが可能になり、品質の良い伝送特性の確保が容易になる。
【００５３】
実施の形態４．
実施の形態４は、実施の形態３と同じく、バンプ材料としてアルミニウムやはんだなどの低融点金属を使用した場合に、切り刃によるバンプの削ぎ落とし作業を補助するために、ヒータを用いてバンプを加熱する例である。実施の形態３と異なるのは、削ぎ落としに使用する切り刃を加熱するためのヒータを治具の上部に配置している点である。
【００５４】
図７は、この発明の実施の形態４におけるバンプ形成方法を示す図である。同図（ａ）は、従来方法と同様にして形成された樽型のはんだバンプ８を示している（図２６（ｅ）参照）。すなわち、はんだバンプ８は従来のバンプボンダによって、回路素子６の電極部５上に形成される。同図（ｂ）には、円柱形状の空洞部を有する切り刃４２と、それを先端部分で保持する治具４１を示す。４３は、切り刃４２とは反対の治具４１の上部に設けられたヒータである。このヒータ４３は、治具４１を介して切り刃４２を加熱して、電極部５に圧着されたはんだバンプ８を切削する際に、はんだバンプ８を所定の温度まで加熱する。
【００５５】
融点が１８３℃の共晶はんだによるバンプを加工する場合には、ヒータ４３により切り刃４２を例えば、１００℃以上に加熱することが好ましい。ただし、切り刃４２があまりに高温に加熱されていると、はんだバンプ８の削ぎ落とし面が溶融してしまうおそれがある。
【００５６】
切り刃４２を固着する治具４１の形状を、実施の形態１のものと同様に、図２６に示すキャピラリ１と同一の形状とし、更に図示したヒータ４３に代えて、治具４１の外周側面に薄膜ヒータを巻き付けるようにすれば、バンプボンダのキャピラリ保持部（ボンディングヘッド）に、キャピラリ１に代えて治具４１を取り付けることができる。そして、治具４１に固着した切り刃４２によって、樽型のバンプ８の外周側面における突部を削ぎ落として、円柱形状に整形することが可能になる。また、切り刃４２の径は、樽型のバンプ８の中間部分での水平断面における外周の直径より小さく、かつ、この切り刃４２の垂直方向の長さは、バンプ８の高さより長く設計されている。
【００５７】
図７（ｃ）には、はんだバンプ８の不要部分の削ぎ落としにより整形を行なっている状態を示す。この治具４１に対して上方からかける荷重の大きさは、８０〜２００ｇｆ程度が好適であるが、切り刃４２が加熱されており、それによってはんだバンプ８が軟化するので、荷重の大きさも軟化の程度に応じて設定される。また、削ぎ落とされたはんだ滓４４が、バンプの間、或いは他の線路間に付着すると、ショートの原因になる。そこで、削ぎ落としの際には、窒素ガン、エアーガン等により圧縮ガスを吹き掛けて、基板や素子上に残らないように吹き飛ばす必要がある。
【００５８】
図８は、真円柱形状に加工されたバンプ４５を示している。治具４１の先端に保持される切り刃４２は、円筒の直径、及びその長さを選択することによって、バンプボンダによって形成された当初のバンプ８の直径より小さい範囲であれば、バンプ４５が適宜に最適形状になるよう加工できる。したがって、同一回路素子６上の複数の電極部５に、バンプ４５をそれぞれ異なる大きさで形成する必要があるときには、従来のバンプボンダにより一括して大き目のバンプを形成し、その後に、異なる円筒形状の切り刃４２を備えた治具４１を選択して、回路素子６の各部位でそれぞれ必要とする大きさの円柱形状のバンプを形成すればよい。
【００５９】
以上、実施の形態４のバンプ形成方法によれば、実施の形態１と同様に、高い周波数領域で動作するモジュールの金属バンプにおける伝送損失を低下させることができる。
【００６０】
また、切り刃３２を加熱した状態で荷重をかけて、樽型のはんだバンプ８の周面を削ぎ落として真円柱形状に加工したので、実施の形態１の方法と比較して、簡単にバンプ３５の切断面を滑らかに形成できる。特に、バンプ材料として粘性のある低融点金属、例えばアルミ合金を用いている場合でも、切り刃４２自体を加熱することにより、その切断面を平滑に仕上げることが可能になり、品質の良い伝送特性の確保が容易である。
【００６１】
また、実施の形態４によるバンプ形成方法では、実施の形態３の方法と比較した場合に、はんだバンプ自体は加熱せずに、切り刃４２を加熱するようにしたので、削ぎ落とし面のみを有効に加熱して、バンプの溶融崩壊を防止することができる利点がある。
【００６２】
実施の形態５．
実施の形態５では、切り刃に所定の荷重をかけると同時に、所定の回転速度で治具を回転させながら、さらにバンプ材料自体を加熱して、バンプ形状を整形する方法を説明する。
【００６３】
図９は、この発明の実施の形態５におけるバンプ形成方法を示す図である。同図（ａ）は、従来方法と同様にして形成された樽型の金バンプ８を示している（図２６（ｅ）参照）。すなわち、金バンプ８は従来のバンプボンダによって、回路素子６の電極部５上に形成される。同図（ｂ）には、円柱形状の空洞部をなす切り刃５２、それを先端部分に固着した治具５１、この治具５１を切り刃５２とは反対側で保持するチャック部５３、及びこのチャック部５３を治具５１とともに一体に回転駆動するための回転機構部５４を示す。切り刃５２の径は、樽型の金バンプ８の中間部分での水平断面における外周の直径より小さく、かつ、この切り刃５２の垂直方向の長さは、金バンプ８の高さより長く設計されている。５５は、回路素子６を電極部５とは反対面側から加熱するヒータである。このヒータ５５は、回路素子６を介して電極部５に圧着された金バンプ８を所定の温度まで加熱する。
【００６４】
図９（ｃ）には、金バンプ８の不要部分の削ぎ落としにより整形を行なっている状態を示す。ここでは、回転機構５４により治具５１に固定された切り刃５２が回転している。一般に、回転数が高速であれば、それだけ削ぎ落としの際の加工面がきれいに仕上がり、その加工時間も短くなる。ここでは、回転する治具５１に対して、さらに上方から所定の荷重も加えている。このとき、加熱によって金バンプ８が軟化しているので、荷重の大きさも軟化の程度に応じて設定される。金バンプ８の硬さは、その大きさや金の純度などによって変わるので、それに応じて荷重の大きさや回転数、ヒータ５５の温度を設定している。ここで、荷重の大きさは８０〜２００ｇｆ程度が好適である。また、ヒータ３３の温度は、金バンプ８の不要部分の削ぎ落としの時点で、例えば１００〜３５０℃程度に加熱する。また、削ぎ落とされた金の滓５６は、バンプの間、或いは他の線路間に付着すると、ショートの原因になる。そこで、削ぎ落としの際には、窒素ガン、エアーガン等により圧縮ガスを吹き掛けて、基板や素子上に残らないように吹き飛ばす必要がある。
【００６５】
なお、低融点金属、例えば融点が１８３℃の共晶はんだによるバンプの場合には、例えば１００〜１２０℃程度に加熱することが好ましい。それ以上の高温に加熱した場合には、バンプ８自体が溶融してしまうおそれがある。
【００６６】
図１０は、真円柱形状に加工されたバンプ５７を示している。治具５１の先端に保持される切り刃５２は、円筒の直径、及びその長さを選択することによって、バンプボンダによって形成された当初のバンプ８の直径より小さい範囲であれば、バンプ５７が適宜に最適形状になるよう加工できる。したがって、同一回路素子６上の複数の電極部５に、バンプ５７をそれぞれ異なる大きさで形成する必要があるときには、従来のバンプボンダにより一括して大き目のバンプを形成し、その後に、異なる円筒形状の切り刃５２を備えた治具５１を選択して、回路素子６の各部位に必要な大きさの円柱形状のバンプを形成すればよい。
【００６７】
以上、実施の形態５のバンプ形成方法によれば、実施の形態１と同様に、高い周波数領域で動作するモジュールの金属バンプにおける伝送損失を低下させることができる。
【００６８】
このバンプ形成方法は、実施の形態２のように、金バンプを加熱せずに、切り刃を回転させただけで削ぎ落としを行なう場合と比較して、真円柱形状に加工されたバンプ５７の切削面をより平滑に、しかも効率良く仕上げることができる。
【００６９】
また、実施の形態２の方法を実施の形態４と組み合わせて、回転する切り刃自体を加熱することによっても、同様の効果を得ることができる。
【００７０】
実施の形態６．
実施の形態６のバンプボンダは、従来のボールボンド式のワイヤボンディング装置、或いはバンプ形成装置によるバンプ形成に際して、キャピラリの先端にワイヤ直径より大きな径の加工用の切り刃を設け、球形状のバンプを電極面に圧着すると同時に、球形状のバンプから不要部分を削ぎ落として、真円柱形状に整形するようにしたものである。加工用の切り刃は、所定の径を有する環状の刃であって、適当な径の刃を選択して使用することで、球形状のバンプから所望する径の円柱形状に整形できる。
【００７１】
図１１、図１３、図１４は、この発明の実施の形態６におけるバンプ形成工程を示す図である。図１２は、ここで使用されるバンプボンダの縦断面を示す図である。
【００７２】
図１１（ａ）において、６１はバンプとなる金球、６２は金線（ワイヤ）である。図１１（ｂ）では、キャピラリ６３により、回路素子６５の電極部６４の表面に金球６１が圧着された状態を示している。ここでは、金をバンプの材料とした場合について説明するが、バンプの材料としては金だけでなく、ワイヤからスパーク放電の放電エネルギーによって球形のバンプが形成できるものであれば、例えばはんだ、アルミニウム、あるいはこれらと他の種類の金属との合金などが使用できる。なお、ここでは図示しないヒータ付きの押さえ具によって、回路素子６５を保持するとともに、金球６１のボンディング時に必要とされる熱を電極部６４に供給している。
【００７３】
つぎに、バンプボンダの要部を構成するキャピラリ６３について、図１２に示す断面図を参照しながら説明する。
【００７４】
図１２において、キャピラリ６３は、その軸心部にワイヤ、例えば金線６２を通すための細穴６３ｈを有し、また、円錐形をなす先端の細穴の周囲を囲むように、所定の内径を有する円筒形状の切り刃６３ｃが設けられている。上記切り刃６３ｃの材質は、従来からキャピラリ材料として用いられているアルミナセラミクス、或いはジルコニアセラミクス、ルビー、サファイヤ、ダイヤモンドなどが使用できる。切り刃６３ｃの内面形状は、真円柱形状であって、その円柱直径ｘ、及び円柱高さｙは、いずれもスパーク放電により形成される金球６１の直径より小さいものとする。また、切り刃６３ｃの外周面は、先端部からテーパ状に広がっていて、金球６１の内部に食い込んだ切り刃６３ｃによって金球から削ぎ落とされる不要部分を、その外側に排出することが可能な構造になっている。なお、このキャピラリ６３を上下方向等に移動させるための機構部（ボンディングヘッド）などは、図では省略している。
【００７５】
図１３（ａ）は、金球６１が電極部６４の表面に圧着された後、キャピラリ６３の先端の切り刃６３ｃにより、不要部分６６を削ぎ落としている状態を示している。ここでは、キャピラリ６３から金球６１に対して上方から所定の荷重をかけている。荷重の大きさは８０〜２００ｇｆ程度が好適であるが、加熱によって金球６１が軟化しているので、荷重の大きさも軟化の程度に応じて設定される。削ぎ落とされた金の不要部分６６は、バンプの間、或いは他の線路間に付着すると、ショートの原因になる。そこで、削ぎ落としの際には、窒素ガン、エアーガン等により圧縮ガスを吹き掛けて、基板や素子上に残らないように吹き飛ばす必要がある。
【００７６】
図１３（ｂ）は、キャピラリ６１が下降しきって、金球から不要部分６６が全て削ぎ落とされた状態である。この時点で、金球は真円柱形状のバンプ６７を形成されている。図１４には、バンプ６７の頭頂部分からワイヤが引き切られた状態を示している。
【００７７】
以上、実施の形態６のバンプ形成方法によれば、球形状のバンプから所望する径の円柱形状のものが、同一のキャピラリを使用した１回の加工工程によって形成できる。したがって、実施の形態１〜５で説明した方法のように、バンプボンダのキャピラリを付け替える作業が不要となり、金線６２をキャピラリ６３から次々に繰り出して、上述した一連の工程を繰り返すことにより、複数のバンプを一括して形成できる。
【００７８】
また、キャピラリ６３の先端の切り刃６３ｃを、異なる内径のものに付け替えるだけで、任意の径を有する真円柱形状のバンプが簡単に形成できるから、生産性がアップする利点もある。
【００７９】
実施の形態７．
実施の形態７は、電極面に所望する高さで円柱状のバンプを形成する場合に、キャピラリの先端に設けられる円筒形状の削ぎ刃として、円筒の高さ寸法の異なるものを選択して使用するものであって、最適な伝送品質を備えたバンプを形成できる。
【００８０】
図１５〜図１８は、この発明の実施の形態７におけるバンプ形成工程を示す図である。また、図１９は、ここで使用されるバンプボンダの縦断面を示す図である。
【００８１】
図１５（ａ）において、７１はバンプとなる金球、７２は金のワイヤである。図１５（ｂ）では、キャピラリ７３により、回路素子７５の電極部７４の表面に金球７１が圧着された状態を示している。ここでは、金をバンプの材料とした場合について説明するが、バンプの材料としては金だけでなく、ワイヤからスパーク放電の放電エネルギーによって球形のバンプが形成できるものであれば、例えばはんだ、アルミニウム、あるいはこれらと他の種類の金属との合金などが使用できる。なお、ここでは図示しないヒータ付きの押さえ具によって、回路素子７５を保持するとともに、金球７１のボンディング時に必要とされる熱を電極部７４に供給している。
【００８２】
つぎに、バンプボンダの要部を構成するキャピラリ７３について、図１９に示す断面図を参照しながら説明する。
【００８３】
図１９において、キャピラリ７３は、その軸心部にワイヤ、例えば金線７２を通すための細穴７３ｈを有し、また、円錐形をなす先端の細穴の周囲を囲むように、所定の内径を有する円筒形状の切り刃７３ｃが設けられている。上記切り刃７３ｃの材質は、従来からキャピラリ材料として用いられているアルミナセラミクス、或いはジルコニアセラミクス、ルビー、サファイヤ、ダイヤモンドなどが使用できる。切り刃７３ｃの内面形状は、真円柱形状であって、その円柱直径ｘ、及び円柱高さｙは、いずれもスパーク放電により形成される金球７１の直径より小さいものとする。また、切り刃７３ｃの外周面は、先端部からテーパ状に広がっていて、金球７１の内部に食い込んだ切り刃７３ｃによって金球から削ぎ落とされる不要部分を、その外側に排出することが可能な構造になっている。なお、このキャピラリ７３を上下方向等に移動させるための機構部（ボンディングヘッド）などは、図では省略している。
【００８４】
図１６（ａ）は、金球７１が電極部７４の表面に圧着された後、キャピラリ７３の先端の切り刃７３ｃにより、不要部分７６を削ぎ落としている状態を示している。ここでは、キャピラリ７３から金球７１に対して上方から所定の荷重をかけている。荷重の大きさは８０〜２００ｇｆ程度が好適であるが、加熱によって金球７１が軟化しているので、荷重の大きさも軟化の程度に応じて設定される。削ぎ落とされた金の不要部分７６は、バンプの間、或いは他の線路間に付着すると、ショートの原因になる。そこで、削ぎ落としの際には、窒素ガン、エアーガン等により圧縮ガスを吹き掛けて、基板や素子上に残らないように吹き飛ばす必要がある。
【００８５】
図１６（ｂ）では、キャピラリ７３の切り刃７３ｃ内で金球７１が塑性変形して充填された状態となって、上部の円柱部分７７の下部では引き続き不要部分７６が削ぎ落とされていく。
【００８６】
図１７（ａ）は、キャピラリ７３の切り刃７３ｃの空間に対して、余分な金が金球の不要部分として更に切り刃７３ｃの外部に漏出していく状態を示している。ここでは、切り刃７３ｃの内部における円筒の体積に比べて、当初の金球７１の体積が大きい場合でも、余分な金は削ぎ落とされる金とともに、不要部分７６として切り刃７３ｃの外側に排出される。その後、キャピラリ６１が下降しきって、図１７（ｂ）に示すように、円柱形状のバンプ７８が電極部７４上に出来上がる。そして、バンプ７８の最終形状が円柱高さに比較して、その径を大きく整形する必要がある場合でも、簡単に所望する高さで真円柱形状のバンプを形成することができる。
【００８７】
図１８には、バンプ７８の頭頂部分からワイヤが引き切られた状態を示している。バンプ７８の頭頂部分は、スパーク電流によって形成された金球７１とワイヤ７２との境目であって、その金属結晶は極めて不規則になっているうえ、キャピラリ７３からの圧力により塑性変形している。すなわち、この金球７１とワイヤ７２との境目は、引っ張り力に対しては非常に弱い部分となっている。したがって、ワイヤ７２は確実にバンプ７８の頭頂部分で切断される。
【００８８】
以上、実施の形態７のバンプ形成方法によれば、実施の形態６の方法と同様に、球形状のバンプから所望する径の円柱形状のものが、同一のキャピラリを使用した１回の加工工程によって形成できる。したがって、バンプボンダのキャピラリを付け替える作業が不要となり、ワイヤ７２をキャピラリ７３から次々に繰り出して、上述した一連の工程を繰り返すことにより、複数のバンプを一括して形成できる。
【００８９】
また、キャピラリ６３の切り刃６３ｃを、異なる長さのものに付け替えるだけで、任意の径と高さを有する真円柱形状のバンプが簡単に形成できるから、生産性がアップする利点もある。
【００９０】
実施の形態８．
実施の形態８の方法は、バンプが形成されるべき電極部側に、予め円形の透孔を備えた矯正治具を載置しておき、バンプボンダによって圧着される球形のバンプを当初から所望する寸法の円柱形状に矯正したものである。
【００９１】
ここで使用される矯正治具は、所定の径を有する円形の透孔部と、この透孔部の開口端周囲に環状に突起する切り刃部とを有していて、キャピラリ先端に形成された球形のバンプが電極部に圧着される工程で、球形のバンプ周囲の不要部分を削ぎ落とす削ぎ刃として機能する。
【００９２】
図２０〜図２２は、この発明の実施の形態８におけるバンプ形成方法を示す図である。
【００９３】
図２０（ａ）において、８１はバンプとなる金球、８２は金のワイヤ、８３はキャピラリである。ここでは、金をバンプの材料とした場合について説明するが、バンプの材料としては金だけでなく、ワイヤからスパーク放電の放電エネルギーによって球形のバンプが形成できるものであれば、例えばはんだ、アルミニウム、あるいはこれらと他の種類の金属との合金などが使用できる。また、キャピラリ８３の材質は、従来のものと同様アルミナセラミクス、或いはジルコニアセラミクス、ルビー、サファイヤ、ダイヤモンドなどが使用できる。なお、このキャピラリ８３を上下方向等に移動させるための機構部（ボンディングヘッド）などは、図では省略している。
【００９４】
また、図２０（ａ）において、金バンプが形成される回路素子８５の電極部８４の表面には、所定の位置に矯正治具８６が載置されている。この矯正治具８６には、所定の径を有する円形の透孔部８６ｈと、この透孔部８６ｈの開口端周囲に環状に突起する切り刃部８６ｃとが形成されている。この透孔部８６ｈの径は円柱形状のバンプの径を規定し、切り刃部８６ｃの高さは円柱形状のバンプの高さを規定する。また、この矯正治具８６は、キャピラリ８３と同様に、バンプ材料の金属が融着しない材質のもので構成されている。
【００９５】
図２０（ｂ）に示すように、キャピラリ８３は、先端に金球８１が形成された後、矯正治具８６の透孔部８６ｈを介して電極部８４に対して下降される。このとき、金球８１の径が透孔部８６の径より大きく形成されていると、切り刃部８６ｃに金球８１の外周が押し付けられることになって、金球８１の不要部分８７が削ぎ落とされる。キャピラリ８３からは、金球８１に対して所定の荷重をかけている。この荷重の大きさは８０〜２００ｇｆ程度が好適であるが、加熱によって金球８１が軟化しているので、荷重の大きさも軟化の程度に応じて設定される。ここでは図示しないヒータ付きの押さえ具によって、回路素子８５を保持するとともに、金球８１のボンディング時に必要とされる熱が電極部８４だけでなく、矯正治具８６にも供給される。削ぎ落とされた金の不要部分８７は、バンプの間、或いは他の線路間に付着すると、ショートの原因になる。そこで、削ぎ落としの際には、窒素ガン、エアーガン等により圧縮ガスを吹き掛けて、基板や素子上に残らないように吹き飛ばす必要がある。
【００９６】
こうして、図２１（ａ）に示すように、金の不要部分８７が金バンプ８８から完全に除去された後、同図（ｂ）に示すように、バンプ上部のワイヤ８２が引き切られる。そして、図２２に示すように、電極部８４上の矯正治具８６を取り除いて、円柱形状の金バンプ８８として完成する。
【００９７】
以上、実施の形態８のバンプ形成方法によれば、円柱形状のバンプ８８を形成すべき電極部８４に矯正治具８６を重ねて配置して、同一のキャピラリによって球形状のバンプ８１を圧着する１回の加工工程だけで、所望する径の円柱形状のバンプ８８を形成することができる。したがって、バンプボンダのキャピラリを付け替える作業が不要となり、ワイヤ８２をキャピラリ８３から次々に繰り出して、上述した一連の工程を繰り返すことにより、複数のバンプを一括して形成できる。
【００９８】
また、このバンプ形成方法では、円柱形状のバンプの径が透孔部８６ｈの径により、また円柱形状のバンプの高さが切り刃部８６ｃの高さにより、それぞれ規定されている。したがって、複数のバンプを連続して形成する場合にも、実施の形態６、７の方法とは異なり、バンプボンダのキャピラリを付け替えることなく、任意の径と高さを有する真円柱形状のバンプを連続して形成でき、さらに生産性がアップする利点もある。
【００９９】
実施の形態９．
実施の形態９のバンプ形成方法は、表面実装型のパッケージに実装される複数の電極部を備えた回路素子を回路基板上に実装するためのバンプであって、それらの電極部に予め半球形状に形成されたはんだバンプに、所定の大きさの円形開口部を有する整形用治具を重ねて配置し、はんだバンプを加熱溶融しながら整形用治具をはんだバンプに押圧して、その形状を円柱状に整形するものである。
【０１００】
この方法が適用可能な表面実装型のパッケージは、例えばＢＧＡ（Ball  Grid  Array）やＣＳＰ（Chip  Scale/Size  Package）のような、半導体素子の下面に複数の電極を並べて、そこに形成したはんだバンプを介して回路基板と接続をとるようにした半導体モジュールを構成するものであって、実施の形態１〜８とは異なり、互いに近接して配置された複数のバンプを同時に形成する点に特徴がある。
【０１０１】
図２３、図２４は、この発明の実施の形態９におけるバンプ形成方法を示す図である。
【０１０２】
図２３において、９１ははんだバンプ付ＢＧＡ、９２はＢＧＡ９１の裏面に形成された複数の電極部である。各電極部９２には、同図（ａ）に示すように、予め半球形状のはんだバンプ９３が圧着されている。また、９４は所定の大きさで複数の円形開口部９４ｈを備えたバンプ整形用治具である。これら円形開口部９４ｈの円の大きさは、整形しようとする円柱の径に等しく、それらの位置は、ＢＧＡ９１に形成された電極部の位置に対応している。また、この整形用治具９４は、バンプ材料であるはんだが融着しない材質、例えば硬質プラスチックやセラミクスで構成されている。
【０１０３】
同図（ｂ）では、半球形状のはんだバンプ９３が溶融して、整形用治具９４により整形された状態を示している。整形用治具９４は、各開口部９４ｈが電極部９２と対応する位置に配置され、はんだバンプ９３が溶融する温度まで加熱される。加熱にはヒータを用いても良いが、ＢＧＡ９１の全体をはんだ溶融温度に設定された炉内で加熱することもできる。そして、整形用治具９４にＢＧＡ９１方向の荷重をかけることによって、圧着されている半球形状のはんだバンプ９３が円形開口部９４ｈ内でそれぞれ円柱形状に整形される。
【０１０４】
図２３（ｃ）には、整形されたはんだバンプ９５を冷却して、整形用治具９４を除去した状態を示す。ＢＧＡ９１の各電極部９２は金属であるから、真円柱形状となったはんだバンプ９５が冷却固化する過程で、それぞれの電極部９２にしっかりと密着する。したがって、整形されたはんだバンプ９５の電気的接続の信頼性が低下するおそれはない。
【０１０５】
図２４には、ＢＧＡ９１を回路基板９６上の基板電極９７に、はんだバンプ９５により接続した状態を示している。ここでは、ＢＧＡ９１を回路基板９６上に位置決めしてから、はんだバンプ９５が溶融する温度まで加熱することにより接続される。従来の半球形状のバンプ９３による接続では、互いに近接して配置された複数のバンプ同士が余分なはんだによって接触してショートしたり、特に高周波伝送特性が低下するおそれがあった。しかし、円柱形状に整形されたバンプ９５であれば接続信頼性が高くなり、高周波伝送特性も向上する。
【０１０６】
以上、実施の形態９のバンプ形成方法では、互いに近接して配置された複数のバンプ９５を、簡単に一括して円柱形状に整形できる。したがって、これらのバンプ９５を用いて、複数の電極部９２を備えたＢＧＡ９１のような回路素子を回路基板９６上に確実に実装することができる。
【０１０７】
実施の形態１０．
実施の形態１０のバンプ形成方法は、回路素子の互いに近接して配置された複数の電極を含む面に、一様な厚みではんだペーストを塗布し、これらの電極に対応する位置に円形開口部を有する整形用治具を重ねて配置し、回路素子上のはんだペーストが溶融する程度まで加熱して、整形用治具に荷重を加えて円柱形状のはんだバンプを形成するものである。
【０１０８】
この方法が適用可能な表面実装型のパッケージは、実施の形態９と同様に、例えばＢＧＡ（Ball  Grid  Array）やＣＳＰ（Chip  Scale/Size  Package）のような、半導体素子の下面に複数の電極を並べて、そこに形成したはんだバンプを介して回路基板と接続をとるようにした半導体モジュールを構成するものであって、実施の形態９と同様に、互いに近接して配置された複数のバンプを同時に形成する点に特徴がある。
【０１０９】
図２５は、この発明の実施の形態１０におけるバンプ形成方法を示す図である。
【０１１０】
図２５（ａ）において、１０１ははんだバンプ付ＢＧＡ、１０２はＢＧＡ１０１の裏面に形成された複数の電極部である。最初に、同図（ｂ）に示すように、各電極部９２を含むＢＧＡ１０１の表面には、はんだペースト１０３が所定の厚さで塗布される。その後、このはんだペースト１０３を、その溶融点まで加熱して、同図（ｃ）に示すように、溶融したはんだペースト１０３の上からバンプ整形用治具１０４を位置決めして載置する。
【０１１１】
このバンプ整形用治具１０４は、整形しようとする円柱の高さに等しい厚さを有し、そこには、所定の大きさで複数の円形開口部１０４ｈを備えている。これら円形開口部１０４ｈの位置は、ＢＧＡ１０１に形成された電極部の位置に対応しており、その円の大きさは、整形しようとする円柱の径に等しい。なお、この整形用治具１０４は、バンプ材料であるはんだが融着しない材質、例えば硬質プラスチックやセラミクスで構成されている。
【０１１２】
図２５（ｄ）において、整形用治具１０４には、はんだペースト１０３を溶融した状態でＢＧＡ９１方向に荷重をかけることによって、電極部１０２以外の回路素子１０１上からはんだペースト１０３は除去され、電極部１０２にはんだバンプ１０５として円柱形状に凝集する。従来の半球形状のバンプでは、互いに近接して配置された複数のバンプ同士が余分なはんだによって接触してショートしたり、特に高周波伝送特性が低下するおそれがあった。しかし、円柱形状に整形されたバンプ９５であれば接続信頼性が高くなり、高周波伝送特性も向上する。
【０１１３】
図２５（ｅ）には、整形されたはんだバンプ１０５を冷却して、整形用治具１０４を除去した状態を示す。ＢＧＡ１０１の各電極部１０２は金属であるから、円柱形状となったはんだバンプ１０５が冷却固化する過程で、それぞれの電極部１０２にしっかりと密着するため、電気的接続の信頼性が低下するおそれはない。なお、実施の形態９の場合と同様に、その後、ＢＧＡ１０１を所定の回路基板上に位置決めして、はんだバンプ１０５が溶融する温度まで加熱することにより、ＢＧＡ１０１は回路基板上に接続される（図２４参照）。
【０１１４】
以上、実施の形態１０のバンプ形成方法では、互いに近接して配置された複数の電極部１０２上に、一括して円柱形状のバンプ１０５を形成することができる。したがって、これらのバンプ１０５を用いて、複数の電極部１０２を備えたＢＧＡ１０１のような回路素子を回路基板上に確実に実装することができる。
【０１１５】
【発明の効果】
この発明は、以上に説明したように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。
【０１１６】
請求項１に係る金属バンプの形成方法によれば、配線基板と回路素子との電極部を接続する金属バンプの形成方法であって、（ａ）スパーク放電により金属ワイヤの先端部に金属球を形成する工程、（ｂ）前記金属球を前記配線基板或いは回路素子の電極部に圧着するとともに、前記金属ワイヤから前記金属球を切り離す工程、（ｃ）前記圧着された金属球を切削加工して円柱形状に整形する工程を含んでいるので、金属バンプを円柱形状となるようを形成して、信号電流の伝送損失を低下させることができる。
【０１１７】
請求項２に係る金属バンプの形成方法によれば、回転する円筒形状の切り刃によって金属球の側面突部を削ぎ落として、円柱形状に加工するようにしたので、より効率的に真円柱形状のバンプを形成でき、バンプの切断面を平滑に仕上げることが可能になり、品質の良い伝送特性を確保することが容易である。
【０１１８】
請求項３に係る金属バンプの形成方法によれば、前記金属球を配線基板或いは回路素子の背面側から加熱しながら金属球の側面突部を削ぎ落として、円柱形状に加工するようにしたので、バンプ材料として粘性のある低融点金属、例えばアルミ合金を用いている場合には、バンプを加熱することでその切断面を平滑に仕上げることが可能になり、品質の良い伝送特性の確保が容易になる。
【０１１９】
請求項４に係る金属バンプの形成方法によれば、切り刃を加熱してから、前記圧着された金属球を切削加工したので、削ぎ落とし面のみを有効に加熱して、金属バンプの溶融崩壊を防止することができる。
【０１２０】
請求項５に係る金属バンプの形成方法によれば、配線基板と回路素子との電極部を接続する金属バンプの形成方法であって、（ａ）スパーク放電により金属ワイヤの先端部に金属球を形成する工程、（ｄ）前記金属球を前記配線基板或いは回路素子の電極部に圧着するとともに、その側面突部を切削加工して円柱形状に整形する工程、（ｅ）前記金属ワイヤから前記金属バンプを切り離す工程を含んでいるので、球形状のバンプから所望する径の円柱形状のバンプを簡単に形成できる。
【０１２１】
請求項６に係る金属バンプの形成方法によれば、所定の内径を有する円筒形状の切り刃によって、金属球の側面突部を削ぎ落とすことにより、前記内径に等しい径の円柱形状に整形するようにしたので、異なる内径の切り刃に付け替えるだけで、任意の径を有する真円柱形状のバンプが簡単に形成できる。
【０１２２】
請求項７に係る金属バンプの形成方法によれば、所定の長さを有する円筒形状の切り刃によって、金属球の側面突部を削ぎ落とすとともに、前記切り刃の長さに等しい高さの円柱形状に塑性変形するようにしたので、異なる長さの切り刃に付け替えるだけで、任意の径と高さを有する真円柱形状のバンプが簡単に形成できる。
【０１２３】
請求項８に係る金属バンプの形成方法によれば、前記配線基板或いは回路素子の電極部に、所定の高さと所定の内径を有する円筒形状の切り刃を備えたバンプ矯正治具を配置した状態で、前記金属球を圧着するようにしたので、所望する径の円柱形状のバンプが、同一のキャピラリを使用した１回の加工工程によって形成できる。
【０１２４】
請求項９に係る金属バンプの形成方法によれば、複数の電極部を備えた回路素子を回路基板上に実装するための金属バンプの形成方法であって、（ｆ）前記複数の電極部の各電極面に低融点金属からなる金属球をそれぞれ溶着する工程、（ｇ）前記各金属球に対応する位置に、前記各金属球の直径より小さな円形の貫通孔を備えた整形用治具を用いて、前記各金属球を加熱溶融しながら前記整形用治具に荷重を加えることによって円柱形状に整形する工程、（ｈ）前記円柱形状の金属バンプを冷却固化する工程、（ｉ）前記金属バンプが冷却固化されたのち、前記整形用治具を取り外す工程を含んでいるので、互いに近接して配置された複数のバンプを、簡単に一括して円柱形状に整形できる。
【０１２５】
請求項１０に係るバンプの形成方法によれば、複数の電極部を備えた回路素子を回路基板上に実装するための金属バンプの形成方法であって、（ｊ）前記複数の電極部の各電極面に低融点金属膜を塗布する工程、（ｋ）前記各電極面に対応する位置に、それぞれ円形の貫通孔を備えた治具を用いて、前記低融点金属膜を加熱溶融しながら前記治具に荷重を加えることによって円柱形状に整形する工程、（ｈ）前記円柱形状の金属バンプを冷却固化する工程、（ｉ）前記金属バンプが冷却固化されたのち、前記整形用治具を取り外す工程を含んでいるので、互いに近接して配置された複数の電極部上に、一括して円柱形状のバンプを形成することができる。
【０１２６】
請求項１１〜１６に係るバンプ形成装置は、請求項１〜８に記載した方法に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施の形態１に係る金属バンプの形成方法を示す図である。
【図２】  真円柱形状に加工されたバンプを示す図である。
【図３】  実施の形態２に係る金属バンプの形成方法を示す図である。
【図４】  真円柱形状に加工されたバンプを示す図である。
【図５】  実施の形態３に係る金属バンプの形成方法を示す図である。
【図６】  真円柱形状に加工されたバンプを示す図である。
【図７】  実施の形態４に係る金属バンプの形成方法を示す図である。
【図８】  真円柱形状に加工されたバンプを示す図である。
【図９】  実施の形態５に係る金属バンプの形成方法を示す図である。
【図１０】  真円柱形状に加工されたバンプを示す図である。
【図１１】  実施の形態６に係る金属バンプの形成方法を示す図（その１）である。
【図１２】  金属バンプの形成の際に使用されるバンプボンダの縦断面を示す図である。
【図１３】  実施の形態６に係る金属バンプの形成方法を示す図（その２）である。
【図１４】  実施の形態６に係る金属バンプの形成方法を示す図（その３）である。
【図１５】  実施の形態７に係る金属バンプの形成方法を示す図（その１）である。
【図１６】  実施の形態７に係る金属バンプの形成方法を示す図（その２）である。
【図１７】  実施の形態７に係る金属バンプの形成方法を示す図（その３）である。
【図１８】  実施の形態７に係る金属バンプの形成方法を示す図（その４）である。
【図１９】  金属バンプの形成の際に使用されるバンプボンダの縦断面を示す図である。
【図２０】  実施の形態８に係る金属バンプの形成方法を示す図（その１）である。
【図２１】  実施の形態８に係る金属バンプの形成方法を示す図（その２）である。
【図２２】  実施の形態８に係る金属バンプの形成方法を示す図（その３）である。
【図２３】  実施の形態９に係る金属バンプの形成方法を示す図（その１）である。
【図２４】  実施の形態９に係る金属バンプの形成方法を示す図（その２）である。
【図２５】  実施の形態１０に係る金属バンプの形成方法を示す図である。
【図２６】  従来のバンプ形成方法を示す工程説明図である。
【符号の説明】
１  キャピラリ、  ２  金線（ワイヤ）、  ３  トーチ電極、  ４  金球、  ５  電極部、  ６  回路素子（又は回路基板）、  ７  ワイヤ、  ８  樽型のバンプ、  １１、２１、３１、４１、５１  治具、  １２、２２、３２、４２、５２  切り刃、  １３、２５、３４、４４  削ぎ落とされた金の滓、  １４、２６、３５、４５、５７  真円柱形状のバンプ、  ２３、５３  チャック部、  ２４、５４  回転機構部、  ３３、４３、５５  ヒータ、  ６１、７１、８１  金球、  ６２、７２、８２  金線、  ６３、７３、８３  キャピラリ、  ６３ｃ、７３ｃ  切り刃、  ６３ｈ、７３ｈ  細穴、  ６４、７４、８４  電極部、  ６５、７５、８５  回路素子（又は回路基板）、  ６６、７６、８７  削ぎ落とされた金の不要部分、  ６７、７８、８８  真円柱形状のバンプ、  ８６  矯正治具、  ８６ｈ  透孔部、  ８６ｃ  切り刃部、  ９１、１０１  バンプ付ＢＧＡ、９２、１０２  電極部、  ９３  半球形状のはんだバンプ、  ９４、１０４  整形用治具、  ９４ｈ、１０４ｈ  円形開口部、  ９５、１０５  真円柱形状となったはんだバンプ、  ９６  回路基板、  ９７  基板電極、  １０３  はんだペースト。
【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】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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