DE69737621T2 - Halbleiterelement mit einer Höckerelektrode - Google Patents

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Takahiro Neyagawa-shi Yonezawa
Yoshihiko Ashiya-shi Yagi
Yoshifumi Hirakata-shi Kitayama
Hiroyuki Ikoma-shi Otani
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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ausbildung einer Höckerelektrode auf einer IC-Elektrode gemäß Anspruch 1.
  • In den letzten Jahren wurde elektronische Ausrüstung entwickelt, die eine kompakte Größe, ein leichtes Gewicht und eine hohe Funktionalität aufweist, wobei dies auch elektronische Bauelemente mit kompakten Abmessungen, geringem Gewicht und hoher Funktionalität erfordert. Unter diesem Gesichtspunkt wird in Bezug auf ein Verfahren der Ausbildung einer Höckerelektrode auf einer IC-Elektrode, das für die vorliegende Erfindung relevant ist, ein Montageverfahren mittels einer Drahtverbindungstechnik (Draht-Bonding-Technik) verwendet.
  • Das Verfahren zur Ausbildung einer Höckerelektrode auf einer IC-Elektrode mittels der oben erwähnten Drahtverbindungstechnik des Standes der Technik wird im Folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
  • Die 17A–17D zeigen schematische Ansichten eines Höckerelektrodenausbildungsverfahrens des Standes der Technik, das z. B. in der japanischen Patentoffenlegungsschrift JP-A 08 055 855 offenbart ist. In der Figur sind ein Au-Draht 101, eine Au-Kugel 102 eine Verbindungskapillare 103, eine IC-Elektrode 104 auf einer Leiterplatte 170, ein Kugelverbindungsabschnitt 105 und eine Höckerelektrode 106 gezeigt.
  • Das Verfahren zur Ausbildung der Höckerelektrode auf der IC-Elektrode wird als nächstes beschrieben.
  • In 17A wird die an der Spitze des Au-Drahtes 101 ausgebildete Au-Kugel 102 auf die IC-Elektrode 104 herangeführt, wie in 17B gezeigt ist, und mittels der Verbindungskapillare 103 mit der IC-Elektrode 104 verbunden (gebondet). Anschließend bewegt sich die Verbindungskapillare 103 aufwärts, seitwärts und anschließend abwärts, um somit den Au-Draht mit dem Kugelverbindungsabschnitt 105 zu verbinden, wie in 17C gezeigt ist. Anschließend bewegt sich die Kapillare 103 nach oben und schneidet den Au-Draht 101 ab, um somit eine Höckerelektrode auszubilden, wie in 17D gezeigt ist.
  • Ein Verfahren zur Ausbildung einer Höckerelektrode auf einem Halbleiterelement mittels eines Kugelverbindungsverfahrens des Standes der Technik, sowie ein Verfahren des Verbindens des Halbleiterelements, das mit dem Höcker versehen ist, werden im US-Patent Nr. 4.661.192 offenbart. Die Verfahren werden im Folgenden beschrieben.
  • Wie in 18A gezeigt ist, wird eine Hochspannung von mehreren tausend Volt von einer Schweißvorrichtung 160, die als Entladungselektrode dient, an die Spitze 101a eines Drahtes 101 angelegt, der aus der Spitze einer Kapillare 103 hervorsteht. Durch Anlegen dieser Hochspannung steigt die Temperatur des Drahtes 101 an und er wird von der Spitze 101a her geschmolzen, während ein Entladungsstrom zwischen der Schweißvorrichtung 160 und der Drahtspitze 101a fließt, so dass ein kugelförmiger Schmelzabschnitt gebildet wird, wie in 18B gezeigt ist. Nachdem die Kugel 102 ausgebildet worden ist, wird die Kapillare 103 zur Halbleiterelementseite abwärts bewegt, so dass die Kugel 102 auf einer Elektrode 104 des Halbleiterelements 170 aufsetzt. Durch weiteres Abwärtsbewegen der Kapillare 103 bezüglich der Kugel 102, die auf der Elektrode 104 aufgesetzt hat, wird die Kugel 102 mit der Elektrode 104 verbunden (gebondet) und die Kugel 102 wird durch den Spitzenabschnitt 103a der Kapillare 103 geformt, so dass ein Höckerbasisabschnitt 8 ausgebildet wird, wie in 18C gezeigt ist. Wie in 18D gezeigt ist, wird als nächstes durch Aufwärtsbewegen der Kapillare 103 zu der Seite gegenüberliegend dem Halbleiterelement, während der Draht 101 mittels der Kapillare 103 geklemmt wird, der Draht 103 in der Nähe des Höckerbasisabschnitts 8 abgerissen, um somit einen Höcker 30 auf der Elektrode 104 des Halbleiterelements 170 auszubilden. Folglich wird ein vorstehender Abschnitt 30a aufrecht auf dem Höckerbasisabschnitt 8 des Höckers 30 ausgebildet, wie in 18D gezeigt ist.
  • Im Halbleiterelement 1, wo der Höcker 30 somit auf der Elektrode 104 ausgebil det worden ist, wie in 19A gezeigt ist, wird der Höcker 30 gegen ein Basismaterial 21 gedrückt, auf dem eine flache Oberfläche 21a ausgebildet ist, so dass ein Höcker 31 mit einer flachen Oberfläche 31a, geformt durch Abflachen des vorstehenden Abschnitts 30a, ausgebildet wird. Wie in 19B gezeigt ist, wird anschließend der Höcker 31 mit der flachen Oberfläche 31a mit einem leitenden Klebstoff 18 in Kontakt gebracht, der auf einer Bühne 41 ausgebildet ist, um somit den leitenden Klebstoff 18 auf die flache Oberfläche 31a des Höckers 31 und deren Rand zu übertragen. Wie in 19C gezeigt ist, wird anschließend durch Ausrichten der Position des Höckers 31, auf dem der leitende Klebstoff 18 übertragen worden ist, auf eine Elektrode 20 auf einer Leiterplatte 19 und anschließendes Aufsetzen des Höckers 31 auf der Elektrode 20 der Höcker 31 mit der Elektrode 20 verbunden, um eine elektrische Verbindung zwischen dem Halbleiterelement 170 und der Leiterplatte 19 herzustellen.
  • Gemäß dem obenbeschriebenen Höckerelektrodenausbildungsverfahren kommt jedoch der Au-Draht 101 mit dem IC-Elektrodenabschnitt 104 in Kontakt, wenn der Au-Draht 101 von der Kapillare 103 abgeschnitten wird. Wie in den 20A und 20B gezeigt ist, weist folglich die Elektrode 106a, 106b eine anormale Form auf, wobei ein IC-Elektrodenmaterial an der Spitze des Au-Drahtes 101 haftet, was das Problem hervorruft, das die Au-Kugel 102a nicht normal geformt werden kann, wie in 20C gezeigt ist.
  • Das US-Patent 5.172.851, das den neuesten Stand der Technik bildet, von dem die vorliegende Erfindung ausgeht, offenbart ein Verfahren zum Ausbilden einer Höckerelektrode, die einen Vorsprung aufweist. Dieses bekannte Verfahren umfasst den Schritt des Ausbildens einer Kugel mittels eines elektrischen Funkens. Anschließend wird die Kugel mittels der Spitze der Kapillare gegen die IC-Elektrode gedrückt und gequetscht, wobei die gequetschte und verbundene Kugel einen Basisabschnitt des Höckers bildet. Da die Verbindungskapillare an ihrer Spitze Vorsprünge aufweist, wodurch ein ringförmiger Hohlraum am Höcker gebildet wird, umgibt dieser ringförmiger Hohlraum den Verbindungspunkt mit dem Draht. Nach Ausbilden des Basisabschnitts des Höckers führt die Verbindungskapillare eine Schleifenbewegung aus, indem diese vertikal nach oben in den Bereich von 200 bis 500 μm bewegt wird, horizontal verschoben wird und vertikal nach unten in den Bereich von 200 bis 500 μm bewegt wird. Anschließend wird das Ende des Drahtes, das durch die Serie der obenerwähnten Bewegungen in einer Schleifenform zurückgeklappt worden ist, durch eine vertikale Abwärtsbewegung mit dem Hohlraum in der oberen Oberfläche des Basisabschnitts des Höckers verbunden, so dass ein Höcker ausgebildet wird.
  • Außerdem offenbart die EP-Patentanmeldung 0 320 244 ein Substrat, das mit leitenden Anschlüssen versehen ist, und ein weiteres Substrat, das mit Elektrodenfeldern und zweistufigen elektrischen Kontakthöckern versehen ist, die jeweils auf den Elektrodenfeldern ausgebildet sind und aus einem ersten erhabenen Abschnitt und einem zweiten erhabenen Abschnitt, der auf dem ersten erhabenen Abschnitt ausgebildet ist, bestehen und mittels Bonden sicher mit den zweiten erhabenen Abschnitten verbunden sind, die jeweils mit Tröpfchen eines leitenden Klebstoffes beschichtet sind, und mit den entsprechenden leitenden Anschlüssen mittels der Tröpfchen des leitenden Klebstoffs. Gemäß den aus diesem Dokument des Standes der Technik bekannten Verfahren wird der zweite erhabene Abschnitt des elektrischen Kontakthöckers durch Biegen eines leitenden Drahtes in einer Schleife mittels einer Kugelverbindungsvorrichtung ausgebildet.
  • Ferner offenbart das US-Patent 5.508.561 eine Höckerstruktur, die einen Höcker aufweist, der mittels eines Metallvorsprungs gebildet wird, der auf einer Elektrode eines Substrats ausgebildet wird, sowie eines Lotes, das den Metallvorsprung abdeckt, jedoch die Elektrode nicht berührt. Der Metallvorsprung ist im Wesentlichen kugelförmig und weist einen vorstehenden Abschnitt an einem Zentralabschnitt auf einer oberen Oberfläche desselben auf. Die Höckerstruktur kann zwei Höcker aufweisen, wobei der erste Höcker im Wesentlichen der gleiche ist wie der obenbeschriebene Höcker, und der zweite so beschaffen ist, dass sein Durchmesser kleiner als ein Außendurchmesser des ersten Höckers ist und dass er den vorstehenden Abschnitt des ersten Höckers abdeckt.
  • Schließlich offenbart die EP-Patentanmeldung 0 402 756 einen Prozess zur Ausbildung von Höckern auf entsprechenden Elektroden eines Halbleiterchips, das die Schritte umfasst: Vorbereiten einer Verbindungsvorrichtung, die mit einem dreidimensionalen beweglichen Verbindungswerkzeug ausgestattet ist, Ausbilden einer kleinen Kugel am führenden Ende eines Verbindungsdrahtes, der durch das Verbindungswerkzeug läuft, Veranlassen des Verbindungswerkzeugs, die kleine Kugel gegen die obere Oberfläche einer der Elektroden zu pressen, um sie damit zu verbinden, Bewegen des Verbindungswerkzeugs in einer Richtung, die von der oberen Oberfläche der Elektrode wegführt, über eine Strecke, und Bewegen des Verbindungswerkzeugs in einer horizontalen Richtung im Wesentlichen parallel zur oberen Oberfläche der Elektrode, so dass der Verbindungsdraht von der kleinen Kugel mit dem vorderen Ende des Verbindungswerkzeugs abgeschnitten wird.
  • ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
  • Im Hinblick auf die obenerwähnten Probleme hat die vorliegende Erfindung die Aufgabe, ein Verfahren zur Ausbildung einer Höckerelektrode auf einer IC-Elektrode zu schaffen, das einen Kontakt des Drahtes mit Abschnitten um den Kugelverbindungsabschnitt vermeidet.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Ausbildung einer Höckerelektrode auf einer IC-Elektrode geschaffen, umfassend: Ausbilden eines Kugelverbindungsabschnitts auf einer IC-Elektrode am Ende eines Drahtes mittels einer Drahtverbindungsvorrichtung, die eine Verbindungskapillare aufweist, die über der IC-Elektrode positioniert ist, wobei die Verbindungskapillare in einer Kugelverbindung-Ausbildungsposition positioniert ist; Bewegen der Verbindungskapillare nach oben bezüglich der IC-Elektrode Bewegen der Verbindungskapillare seitwärts und anschließend abwärts bezüglich der IC-Elektrode; Verbinden eines Drahtes mit dem Kugelverbindungsabschnitt; und Abschneiden des Drahtes; wobei der Draht daran gehindert wird, mit anderen Abschnitten um den Kugelverbindungsabschnitt als dem Kugelverbindungsabschnitt selbst in Kontakt zu kommen durch Voreinstellen einer Absenkposition der Verbindungskapillare auf eine Position, die höher ist als die Kugelverbindung-Ausbildungsposition; wobei der Höckerverbindungsabschnitt mit einer schrägen oberen Oberfläche versehen wird und der Draht im Bereich der schrägen oberen Oberfläche mit dem Höckerverbindungsabschnitt verbunden wird.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Fasewinkel der Verbindungskapillare auf nicht mehr als 90° festgelegt, was bewirkt, dass der Kugelverbindungsabschnitt eine Höhe aufweist, die Größer ist als ein Durchmesser des Drahtes.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Fasewinkel der Verbindungskapillare größer als ein Durchmesser der Kugelverbindung festgelegt.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Verfahren gekennzeichnet durch Formen eines spitzen Endabschnitts eines Außenradiusabschnitts der Verbindungskapillare mit einer verjüngten Dicke für eine Konzentration einer Schneidkraft in einem Drahtschneideschritt.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Verfahren gekennzeichnet durch das Bringen der Verbindungskapillare in Kontakt mit dem Draht über einem Zentralabschnitt des Kugelverbindungsabschnitts.
  • Mit der obenerwähnten Anordnung der vorliegenden Erfindung kommt der Draht nicht in Kontakt mit dem Umfang des Kugelverbindungsabschnitts, mit Ausnahme des Kugelverbindungsabschnitts selbst, wenn der Draht mit dem Kugelverbindungsabschnitt verbunden wird, so dass eine Höckerelektrode auf der IC-Elektrode ausgebildet werden kann.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Diese und andere Aspekte und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der folgenden Beschreibung in Verbindung mit dem bevorzugten Ausführungsformen desselben, und mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen, in welchen:
  • 1A, 1B und 1C Schnittansichten sind, die ein Verfahren zur Ausbildung einer Höckerelektrode auf einer IC-Elektrode gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen;
  • 1D eine Schnittansicht ist, die das Verfahren zur Ausbildung der Höckerelektrode auf der IC-Elektrode gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 2 eine Schnittansicht einer Verbindungskapillare in der Ausführungsform ist;
  • 3A eine perspektivische Ansicht einer Kapillarenantriebsvorrichtung der Ausführungsform ist;
  • 3B ein Zeitablaufdiagramm zur Erläuterung der Operation der Ausführungsform ist;
  • 4A, 4B, 4C und 4D Schnittansichten sind, die ein Verfahren zur Ausbildung einer Höckerelektrode auf einer IC-Elektrode gemäß dem Stand der Technik zeigen;
  • 5A, 5B, 5C und 5D Ansichten sind zur Erläuterung der Operation der Ausbildung eines Höckers des Standes der Technik;
  • 6A, 6B und 6C Ansichten sind zur Erläuterung einer Prozedur zur Ausbildung einer Halbleitervorrichtung mittels Verbinden eines Halbleiterelements, das einen Höcker des Standes der Technik aufweist, mit einer Leiterplatte; und
  • 7A, 7B und 7C Schnittansichten sind, die eine anormale Form einer auf einer IC-Elektrode ausgebildeten Höckerelektrode zeigen.
  • GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Vor der Fortführung der Beschreibung der vorliegenden Erfindung ist zu beachten, dass über die beigefügten Zeichnungen hinweg ähnliche Teile mit ähnlichen Bezugszeichen bezeichnet sind.
  • Bevor bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben werden, werden im Folgenden zuerst schematische Aspekte der vorliegenden Erfindung kurz beschrieben.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Höckerelektrodenausbildungsverfahren geschaffen, umfassend: Ausbilden eines Kugelverbindungsabschnitts auf einer IC-Elektrode am Ende eines Drahtes mittels einer Drahtverbindungsvorrichtung (z. B. eine Kapillarenantriebsvorrichtung), die eine Verbindungskapillare aufweist, die über der IC-Elektrode positioniert ist, wobei die Verbindungskapillare in einer Kugelverbindung-Ausbildungsposition positioniert ist; Bewegen der Verbindungskapillare nach oben bezüglich der IC-Elektrode Bewegen der Verbindungskapillare seitwärts und anschließend abwärts bezüglich der IC-Elektrode; Verbinden eines Drahtes mit dem Kugelverbindungsabschnitt; und Abschneiden des Drahtes; wobei der Draht daran gehindert wird, mit dem Rand des Kugelverbindungsabschnitts in Kontakt zu kommen, mit Ausnahme des Kugelverbindungsabschnitts selbst, durch Voreinstellen einer Absenkposition der Verbindungskapillare auf eine Position, die höher ist als die Kugelverbindung-Ausbildungsposition. Mit dieser Anordnung kann der Au-Draht daran gehindert werden, mit dem IC-Elektrodenabschnitt in Kontakt zu kommen, wenn er durch die Kapillare niedergedrückt wird, wenn der Au-Draht durch die Kapillare abgeschnitten wird.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Höckerelektrodenausbildungsverfahren wie im vorangehenden Abschnitt definiert geschaffen, wobei der Au-Draht daran gehindert wird, mit dem Umfang des Kugelverbindungsabschnitts in Kontakt zu kommen, mit Ausnahme des Kugelverbindungsabschnitts selbst, durch Festlegen eines Fasewinkels der Verbindungskapillare auf nicht mehr als 90°, was bewirkt, dass der Kugelverbindungsabschnitt eine Höhe aufweist, die größer ist als der Durchmesser des Au-Drahtes. Mit dieser Anordnung wird die Höhe des Kugelverbindungsabschnitts so hoch festgelegt, dass der Au-Draht daran gehindert werden kann, mit dem Elektrodenabschnitt in Kontakt zu kommen, wenn der Au-Draht durch die Verbindungskapillare abgeschnitten wird.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Höckerelektrodenausbildungsverfahren wie in einem der vorangehenden Aspekte definiert geschaffen, wobei der Au-Draht daran gehindert wird, mit dem Umfang des Kugelverbindungsabschnitts in Kontakt zu kommen, mit Ausnahme des Kugelverbindungsabschnitts selbst, durch Festlegen eines Fasewinkels der Verbindungskapillare größer als der Durchmesser der Kugelverbindung. Mit dieser Anordnung wird der Verbindungszustand des Au-Drahtes stabilisiert, so dass der Au-Draht daran gehindert werden kann, mit dem Elektrodenabschnitt in Kontakt zu kommen, wenn der Au-Draht von der Verbindungskapillare abgeschnitten wird.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Höckerelektrodenausbildungsverfahren wie in einem der vorangehenden Aspekte definiert geschaffen, wobei der Au-Draht daran gehindert wird, mit dem Umfang des Kugelverbindungsabschnitts in Kontakt zu kommen, mit Ausnahme des Kugelverbindungsabschnitts selbst, indem ein spitzer Endabschnitt eines Außenradiusabschnitts der Verbindungskapillare mit einer verjüngten Dicke versehen wird für eine Konzentration einer Schneidkraft in einem Au-Draht-Schneideschritt. Mit dieser Anordnung wird der Au-Draht mit einer kleinen Schneidkraft geschnitten, so dass der Au-Draht daran gehindert werden kann, mit dem Elektrodenabschnitt im Schneidschritt in Kontakt zu kommen.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Höckerelektrodenausbildungsverfahren wie in einem der vorangehenden Aspekte definiert geschaffen, wobei der Au-Draht daran gehindert wird, mit dem Umfang des Kugelverbindungsabschnitts in Kontakt zu kommen, mit Ausnahme des Kugelverbindungsabschnitts selbst, durch Festlegen eines Winkels so, dass ein Außenradiusabschnitt der Verbindungskapillare in gleichmäßigem Kontakt mit einer Abschrägung des Kugelverbindungsabschnitts gebracht wird. Mit dieser Anordnung wird der Effekt der Kontaktherstellung zwischen der Verbindungskapillare und dem Au-Draht verbessert, so dass der Au-Draht in einem stabilisierten Zustand abgeschnitten werden kann.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Höckerelektrodenausbildungsverfahren wie in einem der vorangehenden Aspekte definiert geschaffen, wobei der Au-Draht daran gehindert wird, mit dem Umfang des Kugelverbindungsabschnitts in Kontakt zu kommen, mit Ausnahme des Kugelverbindungsabschnitts selbst, durch Bringen der Verbindungskapillare in Kontakt mit dem Au-Draht über einen zentralen Abschnitt des Kugelverbindungsabschnitts. Mit dieser Anordnung kann die Verbindungskapillare den Au-Draht in einem stabilisierten Zustand verbinden und abschneiden.
  • Im Folgenden werden mit Bezug auf die 1 und 2 bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • (Erste Ausführungsform)
  • Die 1A–1C zeigen Schnittansichten von Prozessen eines Höckerelektrodenausbildungsverfahrens gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei ein Au-Draht 101 daran gehindert wird, mit irgendeinem anderen Abschnitt als dem Kugelverbindungsabschnitt 115 in Kontakt zu kommen, wenn der Au-Draht 101 mit dem Kugelverbindungsabschnitt 115 verbunden wird.
  • In den 1A–1C sind der Au-Draht 101 als ein Beispiel eines Drahtes, eine Verbindungskapillare 113, eine IC-Elektrode 104 und der Kugelverbindungsabschnitt 115 gezeigt.
  • Die Operation des Verfahrens zur Ausbildung einer Höckerelektrode auf der IC-Elektrode wird als nächstes mit Bezug auf die 1A–1C und 2 beschrieben.
  • 1A ist eine Schnittansicht, wenn der Kugelverbindungsabschnitt 115 auf der IC-Elektrode 104 der Leiterplatte 170 ausgebildet wird, 1B ist eine Schnittansicht, die einen Zustand zeigt, in welchem der Au-Draht 101 mittels der Verbindungskapillare 113, die in einer abgesenkten Position angeordnet ist, mit dem Kugelverbindungsabschnitt 115 verbunden wird, und 1C ist eine Schnittansicht einer Höckerelektrode 116.
  • 2 ist eine Schnittansicht der Verbindungskapillare 113, in der ein Fasewinkel 107, ein Außenradius 108, ein Fasedurchmesser 109, ein Stirnwinkel 110 und ein Konuswinkel 111 gezeigt sind.
  • Zuerst wird die Höhenposition der Verbindungskapillare 113 in einer Kugelverbindungausbildungsstufe in der Vorrichtung in 1A gespeichert, wobei die Höhenposition der Verbindungskapillare 113, wenn die Verbindungskapillare 113 nach unten bewegt wird, um den Au-Draht 101 mit dem Kugelverbindungsabschnitt 115 zu verbinden, vorbereitend auf eine höhere Position festgelegt wird als die Position im Kugelverbindungsschritt.
  • Wie in 3A gezeigt ist, wird die Kapillare 113 durch eine Ultraschallerzeugungsvorrichtung 152, wie z. B. eine Schwingspule in einer Kapillarenantriebsvorrichtung 150, angetrieben, um sich geringfügig um einen Drehpunkt 151 aufwärts und abwärts zu bewegen. Die Kapillarenantriebsvorrichtung 150 ist auf einem XY-Tisch 153 aufgesetzt, der durch Motoren 154 und 155 in X und Y-Richtung angetrieben wird. Die Operationen der Motoren 154 und 155 und einer Antriebsvorrichtung 180 zum Antreiben der Ultraschallerzeugungsvorrichtung 152 werden von einer Steuervorrichtung 181 gesteuert.
  • Die Operation der obenbeschriebenen Ausführungsform wird mit Bezug auf die 3A und 3B auf der Grundlage des Kugelverbindungsverfahrens beschrieben. Eine Ordinatenachse der 3B zeigt eine Bewegung (Höhe) der Z-Richtung senkrecht zu den Richtungen X und Y, während eine Abszissenachse derselben die Zeit der Operation der Ausführungsform zeigt.
  • In 3B steuert die Steuervorrichtung 181 zuerst die Motoren 154 und 155 an, so dass die Kapillare 113 zu einer Schweißvorrichtung 160 bewegt wird, um am unteren Ende des Drahtes 101 eine Kugel auszubilden. Anschließend wird die Kapillare 113 zu einer ersten Drahtkoordinate (X, Y, Z) als Referenzposition zum Ausbilden einer Höckerelektrode 116 (Höcker) auf der Elektrode 104 der Leiterplatte 170 mittels der Steuervorrichtung 181 auf der Grundlage der in einem Speicher 182 der Steuervorrichtung 181 gespeicherten Daten bewegt. Die erste Drahtkoordinate ist unmittelbar über der Position der Elektrode 104 in Z-Richtung angeordnet. Zu diesem Zeitpunkt ist eine Klemmvorrichtung 159 zum Klemmen des Drahtes 1, die oberhalb der Kapillare 113 in der kapillaren Antriebsvorrichtung 150 angeordnet ist, geöffnet, um den Draht 1 nicht zu klemmen. Anschießend wird die Antriebsvorrichtung 180 der Ultraschallerzeugungsvorrichtung 152 von der Steuervorrichtung 181 angesteuert, so dass die Kapillare 113 in Richtung zur Elektrode 104 in einem ersten Schritt (1) der 3B mittels der Ultraschallerzeugungsvorrichtung 152 nach unten bewegt wird. Wenn die Kapillare 113 über eine vorgegebene Strecke, die im Speicher 182 gespeichert ist, nach unten bewegt worden ist, wird die Absenkgeschwindigkeit der Kapillare 113 von hoch nach niedrig geändert, um die Kapillare 113 daran zu hindern, die Elektrode 104 mit einer so großen Kraft zu berühren, dass diese beschädigt wird. Das heißt, die Kapillare 113 wird in einem zweiten Schritt (2) langsam nach unten bewegt, um die Elektrode 104 zu suchen. Wenn die Kapillare 113 die Elektrode 104 berührt, wird die Kapillare 113 weiter abgesenkt, bis die Antriebsvorrichtung 180 eine vorgegebene Belastung von der Kapillare 113 erfasst durch Erfassen eines durch die Antriebsvorrichtung 180 fließenden Stroms, wobei nach der Last der Erfassung die Antriebsvorrichtung 180 ein erstes Kontaktsignal zur Steuervorrichtung 181 sendet. Auf der Grundlage des Empfangs des ersten Kontaktssignals steuert die Steuervorrichtung 181 die Antriebsvorrichtung 180 an, um Ultraschallschwingungen an die Kapillare 113 mit einer ersten Belastung anzulegen, um in einem dritten Schritt (3) einen Kugelverbindungsabschnitt 115 auf der Elektrode 104 auszubilden, wie in 1A gezeigt ist. Nach dem Ausbilden des Kugelverbindungsabschnitts 115 wird die Kapillare 113 mit einer höheren Geschwindigkeit als den Absenkgeschwindigkeiten der zweiten und dritten Schritte (2) und (3) in einem vierten Schritt (4) nach oben bewegt.
  • Anschließend beginnt zu Beginn eines fünften Schritts (5) die Klemmvorrichtung 159, den Draht 1 zu klemmen, und setzt das Klemmen desselben während einer vorgegebenen Zeitperiode fort. Die Kapillare 113 wird im fünften Schritt (5) schleifenförmig und nach unten bewegt, wie in 5D gezeigt ist, während der Draht 1 durch die Klemmvorrichtung 159 für die Zeitperiode geklemmt wird, wobei nach der Zeitperiode der Draht 1 nicht mehr geklemmt wird.
  • Falls erforderlich, wird eine Korrektur des Bewegungsmaßes von der Steuervorrichtung 181 in Abhängigkeit von der Form des Kugelabschnitts 115 oder dergleichen in einem sechsten Schritt (6) durchgeführt.
  • Anschließend wird in einem siebten Schritt (7) des Suchens der Abschrägung des Kugelverbindungsabschnitts 115 die Kapillare 113 weiter mit einer geringeren Geschwindigkeit nach unten bewegt, um zu verhindern, dass die Kapillare 113 die Abschrägung des Kugelabschnitts 115 mit einer solch großen Kraft berührt, dass diese beschädigt wird. Gleichzeitig, wie oben beschrieben worden ist, wird die unterste Höhenposition der Kapillare 113, wenn die Kapillare 113 nach unten bewegt wird, um den Draht 1 mit der Abschrägung des Kugelverbindungsabschnitts 115 zu verbinden, vorbereitend auf eine Position höher als die unterste Position im Kugelverbindungsschritt festgelegt. Dementsprechend wird auf der Grundlage der vorbereitend festgelegten Position der Kapillare 113 das Bewegungsmaß der Kapillare 113 in Z-Richtung vorbereitend bestimmt und im Speicher 182 gespeichert. Somit steuert die Steuervorrichtung 181 auf der Grundlage der gespeicherten Position und der Bewegungsmaßdaten die Ultraschallerzeugungsvorrichtung 152, um die Kapillare 113 mit der niedrigeren Geschwindigkeit abzusenken. Um den Draht 1 mit der Abschrägung des Kugelverbindungsabschnitts 115 zu verbinden, werden die Bewegungsmaße der Kapillare 113 in den Richtungen X und Y von der Mitte des Kugelabschnitts 115 ebenfalls vorbereitend bestimmt und im Speicher 182 gespeichert. Somit steuert die Steuervorrichtung 181 auf der Grundlage der gespeicherten Position und der Bewegungs maßdaten die Motoren 154 und 155. Wenn die Kapillare 113 die Abschrägung des Kugelabschnitts 115 berührt, setzt die Kapillare 113 die Absenkung fort, bis die Antriebsvorrichtung 180 eine vorgegebene Belastung von der Kapillare 113 erfasst durch Erfassen eines durch die Antriebsvorrichtung 180 fließenden Stroms. Nach der Erfassung sendet die Antriebsvorrichtung 180 ein zweites Kontaktsignal zur Steuervorrichtung 181. Auf der Grundlage des Empfangs des zweiten Kontaktsignals steuert die Steuervorrichtung 181 die Antriebsvorrichtung 180 an, um Ultraschallschwingungen an die Kapillare 113 mit einer zweiten Belastung anzulegen, um den Draht 1 in einem achten Schritt (8) mit der Abschrägung des Kugelverbindungsabschnitts 115 zu verbinden, wie in 1B gezeigt ist. Nach dem Verbinden des Drahtes 1 mit der Abschrägung des Kugelverbindungsabschnitts 115 wird die Kapillare 113 in einem neunten Schritt (9) nach oben bewegt, während die Klemmvorrichtung 159 den Draht 1 nicht klemmt. Nach Abschluss des neunten Schritts (9) und einem erneuten Klemmen des Drahtes 1 durch die Klemmvorrichtung 159 wird die Kapillare 113 nach oben bewegt, um den Draht 1 abzureißen, und in einem zehnten Schritt (10) zu einer nächsten Koordinate (X, Y, Z) über der nächsten Elektrode 104 bewegt. Anschließend wird in einem elften Schritt (11) eine weitere Kugel am unteren Ende des Drahtes 1 mittels der Schweißvorrichtung 160 ausgebildet. Anschließend werden die ersten bis elften Schritte (1) bis (11) auf oder über der nächsten Elektrode 104 wiederholt.
  • Indem somit die Absenkposition der Verbindungskapillare 113 im voraus auf eine Position höher als die Position im Kugelverbindungsschritt festgelegt wird, kann der Au-Draht 101 daran gehindert werden, mit dem IC-Elektrodenabschnitt 104 in Kontakt zu kommen, selbst wenn der Au-Draht 101 von der Kapillare 113 niedergedrückt wird, wenn der Au-Draht 101 durch die Kapillare 113 abgeschnitten wird.
  • (Zweite Ausführungsform)
  • Wie in 2 gezeigt ist, wird durch Festlegen des Fasewinkels 107 der Verbindungskapillare 113 auf einen Winkel von nicht mehr als 90° die Höhe des Kugelverbindungsabschnitts 115 größer gemacht als der Durchmesser des Au-Drahtes 101.
  • Indem somit der Kugelverbindungsabschnitt 115 hoch eingestellt wird, kann der Au-Draht 101 daran gehindert werden, mit dem Elektrodenabschnitt 104 in Kontakt zu kommen, wenn der Au-Draht 101 durch die Verbindungskapillare 113 abgeschnitten wird.
  • (Dritte Ausführungsform)
  • Wie in 2 gezeigt ist, kann durch Ausbilden des Fasedurchmessers 109 der Verbindungskapillare 113 größer als der Kugelverbindungsabschnittdurchmesser der Kugelverbindungsabschnitt 115 daran gehindert werden, im Kugelverbindungsschritt nach außen zu spreizen, um somit zu erlauben, dass der Verbindungszustand des Au-Drahtes 101 stabilisiert wird. Indem somit der Verbindungszustand des Au-Drahtes 101 stabilisiert wird, kann der Au-Draht 101 daran gehindert werden, mit dem Elektrodenabschnitt 104 in Kontakt zu kommen, wenn der Au-Draht 101 von der Verbindungskapillare 113 abgeschnitten wird.
  • (Vierte Ausführungsform)
  • Wie in 2 gezeigt ist, kann durch Festlegen der Dicke des spitzen Endabschnitts des Außenradiusabschnitts 108 der Verbindungskapillare 113 auf z. B. 10 μm oder kleiner, und Versehen desselben mit einer abgeschrägten Form die Schneidkraft am spitzen Ende des Außenradiusabschnitts 108 beim Schneiden des Au-Drahtes 101 konzentriert werden. Da der Au-Draht 101 wie oben beschrieben mit einer kleinen Schneidkraft geschnitten wird, kann der Au-Draht 101 daran gehindert werden, mit dem Elektrodenabschnitt 104 im Schneidschritt in Kontakt zu kommen.
  • (Fünfte Ausführungsform)
  • Wie in 1B gezeigt ist, wird durch Festlegen des Winkels des Außenradiusabschnitts so, dass der Außenradiusabschnitt der Verbindungskapillare 113 im gleichmäßigen Kontakt mit der Abschrägung des Kugelverbindungsabschnitts 115 kommt, die Wirkung der Kontaktherstellung zwischen der Verbindungskapillare 113 und dem Au-Draht 101 verbessert, so dass der Au-Draht 101 stabil abgeschnitten werden kann.
  • (Sechste Ausführungsform)
  • Wie in 1B gezeigt ist, kann durch Bringen der Verbindungskapillare 113 in Kontakt mit dem Au-Draht 101 über dem mittleren Abschnitt der Abschrägung des Kugelverbindungsabschnitts 115 der Au-Draht 101 in einem stabilen Zustand verbunden und abgeschnitten werden, selbst wenn der Au-Drahtkontakt variiert.
  • Mit Bezug auf 1D wird die voreingestellte Absenkposition der Verbindungskapillare 113 zu der Position höher als die Kugelverbindungsausbildungsposition beispielsweise wie folgt bestimmt. Um in 1D zu verhindern, dass ein tiefster Punkt D des gekrümmten Abschnitts des Drahtes 101 mit der Elektrode 104 in Kontakt kommt, sollte ein Punkt E, wo der Außenradiusabschnitt 108 der Kapillare 113 die Abschrägung des Höckerverbindungsabschnitts 115 berührt, in einer Höhe C der Summe aus [(Außendurchmesser des Drahtes 101) + α] über der Oberfläche der Elektrode 104 gehalten werden, wobei α eine Konstante ist. Wenn der Punkt E in der Mitte der Abschrägung des Höckerverbindungsabschnitts 115 festgelegt ist, wird die Höhe C (μm) des Punktes E über der Elektrode 104 durch den Ausdruck gefunden: C = –0,1 × θ + 34, wobei θ ein Scheitelwinkel (Grad) des Höckerverbindungsabschnitts 115 ist (= Fasewinkel 107 der Verbindungskapillare 113). Wenn z. B. θ gleich 0° ist, ist C gleich 34; wenn θ gleich 70° ist, ist C gleich 27; wenn θ gleich 80° ist, ist C gleich 26; und wenn θ gleich 180° ist, ist C gleich 15. Wenn α = 5 μm gilt, wird vorzugsweise der Ausdruck erfüllt: θ ≤ 90°. Wenn schließlich der Punkt E in der Mitte der Abschrägung des Höckerverbindungsabschnitts 115 festgelegt ist, sollte ein Abstand B zwischen der Mitte des Höckerverbindungsabschnitts 115 und der Mitte der Kapillare 113, die auf der Abschrägung des Höckerverbindungsabschnitts 115 aufgesetzt hat, den Ausdruck erfüllen: B = 0,5 × A + 40, wobei ein Abstand A eine Breite des Höckerverbindungsabschnitts 115 ist. Eine Beziehung zwischen dem Abstand A und einem Außendurchmesser F der Kugel 101a des Drahtes 101 sollte die Beziehung erfüllen: F(μm) = A(μm) – 13(μm).
  • Obwohl in den obenerwähnten Ausführungsformen das Material Au als Höckerelektrodenmaterial verwendet wird, ist das Höckerelektrodenmaterial nicht auf Au beschränkt, wobei im Fall eines anderen Metalls die gleiche Wirkung erzielt werden kann.
  • Wie unter Verwendung der jeweiligen obenerwähnten Verfahren beschrieben worden ist, umfasst das Verfahren zur Ausbildung einer Höckerelektrode auf einer IC-Elektrode: Ausbilden eines Kugelverbindungsabschnitts auf einer IC-Elektrode am Ende eines Drahtes mittels einer Drahtverbindungsvorrichtung (z. B. eine Kapillarenantriebsvorrichtung), die eine Verbindungskapillare aufweist, die über der IC-Elektrode positioniert ist, wobei die Verbindungskapillare in einer Kugelverbindung-Ausbildungsposition positioniert ist; Bewegen der Verbindungskapillare nach oben bezüglich der IC-Elektrode Bewegen der Verbindungskapillare seitwärts und anschließend abwärts bezüglich der IC-Elektrode; Verbinden eines Drahtes mit dem Kugelverbindungsabschnitt; und Abschneiden des Drahtes; wobei der Draht nicht mit dem Rand des Kugelverbindungsabschnitts in Kontakt kommt, mit Ausnahme des Kugelverbindungsabschnitts selbst. Diese Anordnung ist fähig, die Au-Drahtverbindungsbedingungen zu verhindern, die durch den Kontakt des Au-Drahtes mit einem anderen Abschnitt als dem Kugelverbindungsabschnitt hervorgerufen werden, wie z. B. ein Elektrodenabschnitt, der instabil wird, und kann das mögliche Auftreten einer anormalen Form der Höckerelektrode verhindern, die durch das Haften von IC-Elektrodenmaterial am Au-Draht hervorgerufen wird, um somit zu ermöglichen, eine Höckerelektrode auf einer IC-Elektrode mit hoher Qualität und hoher Genauigkeit auszubilden.

Claims (5)

  1. Verfahren zum Ausbilden einer Höckerelektrode auf einer IC-Elektrode, umfassend: Ausbilden eines Kugelverbindungsabschnitts (115) auf einer IC-Elektrode (104) am Ende eines Drahtes (101) mittels einer Drahtverbindungsvorrichtung, die eine Verbindungskapillare (113) aufweist, die über der IC-Elektrode (104) positioniert ist, wobei die Verbindungskapillare (113) in einer Kugelverbindung-Ausbildungsposition positioniert ist; Bewegen der Verbindungskapillare (113) nach oben bezüglich der IC-Elektrode (104); Bewegen der Verbindungskapillare (113) seitwärts und anschließend abwärts bezüglich der IC-Elektrode (104); Verbinden eines Drahtes (101) mit dem Kugelverbindungsabschnitt (115); und Abschneiden des Drahtes (101); dadurch gekennzeichnet, dass der Draht (101) daran gehindert wird, mit anderen Abschnitten um den Kugelverbindungsabschnitt (115) als dem Kugelverbindungsabschnitt (115) selbst in Kontakt zu kommen durch Voreinstellen einer Absenkposition der Verbindungskapillare (113) auf eine Position, die höher ist als die Kugelverbindung-Ausbildungsposition; und der Kugelverbindungsabschnitt (115) mit einer schrägen oberen Oberfläche versehen wird und der Draht (101) im Bereich der schrägen oberen Oberfläche mit dem Kugelverbindungsabschnitt (115) verbunden wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Festlegen eines Fasewinkels (107) der Verbindungskapillare (113) auf nicht mehr als 90°, was bewirkt, dass der Kugelverbindungsabschnitt (115) eine Höhe aufweist, die größer ist als ein Durchmesser des Drahtes (101).
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Festlegen eines Fasedurchmessers (109) der Verbindungskapillare (113) größer als ein Durchmesser der Kugelverbindung.
  4. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch Formen eines spitzen Endabschnitts eines Außenradiusabschnitts (108) der Verbindungskapillare (113) mit einer verjüngten Dicke für eine Konzentration einer Schneidkraft in einem Drahtschneideschritt.
  5. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch Bringen der Verbindungskapillare (113) in Kontakt mit dem Draht (101) über einem Zentralabschnitt des Kugelverbindungsabschnitts (115).
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