凸块形成装置、凸块形成方法以及凸块形成程序与流程

1.本发明涉及一种凸块(bump)形成装置、凸块形成方法以及凸块形成程序。


背景技术：

2.为了使用引线接合(wire bonding)装置来获得作为目标的接合形状，必须设定多个参数，正在进行用于简化所述参数的设定的研讨。
3.例如，专利文献1中公开了一种引线接合装置，其包括运算部件，所述运算部件接收通过键盘而输入的至少与压接直径及压接厚度相关的接合形状的数据，以产生与在接合时对接合工具前端施加的超声波功率、超声波施加时间相关的控制信号以及与接合工具对接合点的加压力相关的控制信号。
4.专利文献2中公开了一种引线接合装置，其包括运算部件，所述运算部件除了接合形状的数据以外还接收与接合工具相关的数据，以产生与超声波功率、超声波施加时间相关的控制信号以及与加压力相关的控制信号。
5.现有技术文献
6.专利文献
7.专利文献1：日本专利第2725116号公报
8.专利文献2：日本专利特开平6-45413号公报


技术实现要素：

9.发明所要解决的问题
10.作为在半导体装置等的接合点上形成凸块的装置，已知有利用引线接合技术的凸块形成装置。为了使用此种凸块形成装置来获得作为目标的凸块形状，必须设定包含与从压接引线开始直至切断的接合工具的轨迹相关的参数在内的多个参数。然而，专利文献1及专利文献2中并无关于凸块形成的记载，因此即便在凸块形成装置中适用专利文献1及专利文献2的记载，有时也无法充分简化参数设定。
11.本发明是有鉴于此种情况而完成，本发明的目的在于提供一种简化了参数设定的凸块形成装置、凸块形成方法以及凸块形成程序。
12.解决问题的技术手段
13.本发明的一实施例的凸块形成装置包括：接合工具，将引线接合至作为接合对象的接合点；以及
14.接合控制部，控制接合工具，以在接合点上形成凸块，
15.接合控制部构成为执行：
16.压接工序，将从接合工具的前端部延伸出的引线的前端所形成的球部通过接合工具的前端部而压接至接合点；
17.放出工序，一边从被压接至接合点的球部放出引线，一边使接合工具移动；
18.按压工序，通过接合工具的前端部来按压被压接至接合点的球部的一部分，使被
压接至接合点的球部发生变形；以及
19.切断工序，切断引线而在接合点上形成凸块，
20.基于与引线相关的第一参数、及与接合工具的形状相关的第二参数，来决定接合工具的轨迹中的至少放出工序中的轨迹。
21.根据所述实施例，可简化即便是熟练的作业者也不容易的、用于设定多种多样的参数的试制作业及测定作业，通过设定第一参数及第二参数，可获得所期望的形状的凸块。
22.所述实施例中，接合控制部也可获取通过输入装置而输入的第一参数及第二参数，并运算接合工具的轨迹。
23.所述实施例中，第一参数包含球部受到压接之前的直径、以及被压接至接合点的球部中的形成于接合工具与接合点之间的压接下部的直径及厚度，
24.第二参数包含接合工具的供引线插通的孔的孔径、以及设在比接合工具的孔更靠前端侧的斜切面的斜切面直径及斜切角，
25.接合控制部也可运算被压接至接合点的球部中的、形成于接合工具的内侧的压接上部的体积。
26.所述实施例中，接合工具的轨迹包含远离接合点的上升路径，
27.接合控制部也可基于压接上部的体积来运算上升路径的距离。
28.所述实施例中，接合工具的轨迹还包含沿与上升路径交叉的方向移动的滑行路径，
29.第一参数包含引线的直径及材质，
30.接合控制部也可基于斜切面直径以及引线的直径及材质，来运算滑行路径的距离。
31.所述实施例中，接合工具的轨迹还包含接近接合点的下降路径，
32.接合控制部也可基于上升路径的距离及引线的材质，来运算下降路径的距离。
33.本发明的另一实施例的凸块形成方法包括：压接工序，将从接合工具的前端部延伸出的引线的前端所形成的球部通过接合工具的前端部而压接至接合点；
34.放出工序，一边从被压接至接合点的球部放出引线，一边使接合工具移动；
35.按压工序，通过接合工具的前端部来按压被压接至接合点的球部的一部分，使被压接至接合点的球部发生变形；以及
36.切断工序，切断引线而在接合点上形成凸块，
37.基于与引线相关的第一参数、及与接合工具的形状相关的第二参数，来决定接合工具的轨迹中的至少放出工序中的轨迹。
38.所述实施例中，也可为，凸块形成于通过引线接合而电性连接的第一接合点与第二接合点中的第一接合点处，
39.凸块中的靠近第二接合点侧的厚度大于远离第二接合点侧的厚度。
40.本发明的另一实施例的凸块形成程序使计算机执行：
41.压接处理，将从接合工具的前端部延伸出的引线的前端所形成的球部通过接合工具的前端部而压接至接合点；
42.放出处理，一边从被压接至接合点的球部放出引线，一边使接合工具移动；
43.按压处理，通过接合工具的前端部来按压被压接至接合点的球部的一部分，使被
压接至接合点的球部发生变形；以及
44.切断处理，切断引线而在接合点上形成凸块，
45.基于与引线相关的第一参数、及与接合工具的形状相关的第二参数，来决定接合工具的轨迹中的至少放出处理中的轨迹。
46.所述实施例中，所述凸块形成程序也可记录至计算机可读取的记录媒体中。
47.发明的效果
48.根据本发明，可提供一种简化了参数设定的凸块形成装置、凸块形成方法以及凸块形成程序。
附图说明
49.[图1]是概略地表示一实施方式的凸块形成装置的结构的图。
[0050]
[图2]是概略地表示一实施方式的凸块形成方法的流程图。
[0051]
[图3]是表示参数的输入画面的一例的图。
[0052]
[图4]是示意性地表示即将将引线接合至接合点之前的状态的剖面图。
[0053]
[图5]是示意性地表示刚刚将引线接合至接合点之后的状态的剖面图。
[0054]
[图6]是表示第一实施例的焊针的轨迹的一例的图。
[0055]
[图7]是表示通过第一实施例而形成的凸块的照片。
[0056]
[图8]是表示通过第一实施例而形成的凸块的第一使用例的图。
[0057]
[图9]是表示通过第一实施例而形成的凸块的第二使用例的图。
[0058]
[图10]是表示通过第一实施例而形成的凸块的第三使用例的图。
[0059]
[图11]是表示通过第一实施例而形成的凸块的第四使用例的图。
[0060]
[图12]是表示通过第一实施例而形成的凸块的第五使用例的图。
[0061]
[图13]是表示通过第一实施例而形成的凸块的第六使用例的图。
[0062]
[图14]是表示第二实施例的焊针的轨迹的一例的图。
[0063]
[图15]是表示通过第二实施例而形成的凸块的照片。
具体实施方式
[0064]
以下，一边参照附图，一边说明本发明的实施方式。本实施方式的附图为例示，各部的尺寸或形状为示意性者，不应将本技术发明的技术范围限定于所述实施方式来解释。
[0065]
参照图1来说明本发明的一实施方式的凸块形成装置1的结构。图1是概略地表示一实施方式的凸块形成装置的结构的图。所述凸块形成装置1例如是在引线接合的技术领域中使用的接合装置。
[0066]
如图1所示，本实施方式的凸块形成装置1是包括接合控制部10、基台11、xy平台12、接合头13、炬电极14、焊针(capillary)15、超声波焊头16、引线夹持器17、引线张力器18、旋转线轴(spool)19、接合载台20、加热器21、操作部40、显示器41以及摄影机42等而构成。
[0067]
以下的实施方式中，将与成为接合对象的半导体装置(例如半导体晶粒或芯片尺寸封装(chip size package))或者基板或引线框(lead frame)平行的平面设为xy平面，将与xy平面垂直的方向设为z方向。焊针15的前端位置是利用由x坐标、y坐标及z坐标表示的
空间坐标(x，y，z)来确定。
[0068]
基台11是可滑动地载置xy平台12而构成。xy平台12是可基于来自接合控制部10的驱动信号而使焊针15在xy平面内移动至规定位置的移动装置。
[0069]
接合头13是与接合臂(未图示)一体地形成，且可基于来自接合控制部10的驱动信号而沿z方向移动地保持超声波焊头16的移动装置。接合头13具备轻量且低重心结构，且构成为，可抑制因伴随xy平台12的移动而产生的惯性力造成的焊针15的移动。
[0070]
超声波焊头16是从末端朝向前端而包含末端部、凸缘部、焊头部以及前端部的各部的杆状构件。末端部配置有对应于来自接合控制部10的驱动信号而振动的超声波振荡器161。凸缘部在成为超声波振动的波节点的位置经由接合臂而可共振地安装于接合头13。焊头部是比末端部的直径长地延伸的臂，包括将超声波振荡器161产生的振动的振幅予以放大并传向前端部的结构。前端部成为可更换地保持焊针15的安装部。超声波焊头16整体上包括与超声波振荡器161的振动产生共振的共振结构，且构成为如下所述的结构，即，超声波振荡器161及凸缘位于共振时的振动的波节点处，焊针15位于振动的波腹点。通过这些结构，超声波焊头16作为将电性驱动信号转换为机械振动的转换器(transducer)发挥功能。
[0071]
焊针15是将引线w接合至作为接合对象的接合点的部位，相当于本发明中的“接合工具”的一例。在焊针15设有插通孔，可供接合时所使用的引线w插通并放出地构成。焊针15通过弹簧力等可更换地安装于超声波焊头16。
[0072]
引线夹持器17包括基于接合控制部10的控制信号来进行开闭动作的压电元件，且构成为，可在规定的时机握持或释放引线w。
[0073]
引线张力器18构成为，使引线w插通，基于接合控制部10的控制信号来自如地变更对引线w的张力，由此，可对接合中的引线w给予适度的张力。
[0074]
旋转线轴19构成为，可更换地保持有卷绕着引线w的卷轴(reel)，对应于通过引线张力器18所带来的张力而放出引线w。此外，引线w的材料是基于加工的容易性与低电阻来选择。通常使用金(au)、银(ag)、铝(al)或铜(cu)等。
[0075]
炬电极14经由未图示的放电稳定化电阻而连接于未图示的高压电源，基于来自接合控制部10的控制信号而产生火花(spark)(放电)，从而可通过火花的热而在从焊针15的前端放出的引线w的前端形成无空气球(free air ball)fab(相当于本发明的“球部”的一例)。另外，炬电极14的位置已被固定，在放电时，焊针15靠近至距炬电极14为规定距离为止，以在引线w的前端与炬电极14之间产生适度的火花。
[0076]
接合载台20是将用于形成凸块的工件30(例如基板或半导体晶粒等)载置于加工面的载台。构成为，在接合载台20的加工面的下部设有加热器21，从而可将工件30加热至适合于接合的温度为止。
[0077]
操作部40是包括轨迹球(trackball)、鼠标、操纵杆、触摸屏等的输入部件，将作业员的操作内容输出至接合控制部10的输入装置。在显示器41上，显示与引线w相关的第一参数、以及与焊针15的形状相关的第二参数的输入画面。第一参数例如是后述的引线w的材质及直径dw、无空气球fab的直径df与压接下部63的直径d3及厚度t3。第二参数例如是后述的焊针15的孔径dh、斜切面直径dc及斜切角ac。作业员基于显示于显示器41的输入画面来对操作部40进行操作，从而输入第一参数及第二参数。
[0078]
摄影机42构成为，可对被载置于接合载台20的加工面的工件30及引线w的前端进
行拍摄。显示器41将由摄影机42所拍摄的图像以作业员可看清的规定倍率予以显示。作业员也可观察显示于显示器41的工件30及引线w的前端来设定第一参数的一部分。
[0079]
接合控制部10是构成为可基于规定的软件程序来输出对包含焊针15的凸块形成装置1的各部进行控制的各种控制信号的计算机。尽管省略了图示，但接合控制部10例如包括获取部、显示控制部、记忆部、运算部以及输出部。获取部获取对操作部40输入的第一参数及第二参数。显示控制部在显示器41上显示第一参数及第二参数的输入画面或由摄影机42所拍摄的图像。记忆部保存有超声波焊头16的超声波功率、焊针15对接合点的加压力、焊针15的移动速度等的、第一参数及第二参数以外的参数。运算部基于第一参数及第二参数，来运算从将引线w压接至接合点开始直至切断为止的焊针15的轨迹中的、至少放出引线w的放出工序中的轨迹。输出部基于由运算部所运算出的焊针15的轨迹，输出对xy平台12及接合头13进行控制的控制信号。而且，输出部基于保存于记忆部的各种参数，来输出对凸块形成装置1的各部进行控制的各种控制信号。
[0080]
接下来，一边参照图2至图5，一边说明本发明的一实施方式的凸块形成方法。所述凸块形成方法中，使用前述的凸块形成装置1。图2是概略地表示一实施方式的凸块形成方法的流程图。图3是表示参数的输入画面的一例的图。图4是示意性地表示即将将引线接合至接合点之前的状态的剖面图。图5是示意性地表示刚刚将引线接合至接合点之后的状态的剖面图。
[0081]
首先，一边参照图4及图5，一边对在本实施方式的凸块形成方法中所输入的第一参数及第二参数进行说明。是表示将引线w压接至相当于半导体装置50的接合点的电极52的工序的剖面图。在焊针15，形成有孔15h与斜切面15c。孔15h及斜切面15c是使焊针15沿z方向贯穿的贯穿孔，斜切面15c形成于比孔15h更靠前端侧。孔15h与斜切面15c相连接，斜切面15c在焊针15的前端开口。引线w插通孔15h及斜切面15c。孔15h的直径(以下称作“孔径dh”)在焊针15的前端部大致固定，大于引线w的直径(以下称作“引线直径dw”)。斜切面15c的彼此相向的内周面所成的角度相当于斜切角ac，斜切面15c在焊针15的最前端所形成的开口部的直径相当于斜切面直径dc。斜切面直径dc大于孔径dh。
[0082]
如图4所示，在引线w即将被压接至电极52之前，在从焊针15的前端部延伸出的引线w的前端，通过火花而形成无空气球fab。无空气球fab的直径(以下称作“无空气球直径df”)大于引线直径dw且大于斜切面直径dc。如图5所示，无空气球fab通过被压接至电极52而变形为被压接的球部60。被压接的球部60包含：形成于焊针15与电极52之间的压接下部63、以及形成于焊针15的内部的压接上部64。压接上部64包含：形成于斜切面15c的内部的斜切面部62、以及形成于孔15h的内部的孔部61。被压接的球部60的体积与无空气球fab的体积等同，因此无空气球fab的体积为压接下部63的体积与压接上部64的体积之和。另外，压接上部64的体积为斜切面部62的体积与孔部61的体积之和。设压接下部63的直径为直径d3，压接下部63的厚度为厚度t3，斜切面部62的厚度为厚度t2，孔部61的厚度为厚度t1。
[0083]
接下来，一边参照图2，一边在凸块形成方法中进行说明。图2所示的工序s11～工序s17是由安装于接合控制部10的凸块形成程序来执行。接合控制部10是记录有本发明的一实施方式的凸块形成程序的计算机可读取的记录媒体的一例。
[0084]
首先，获取所输入的第一参数及第二参数(s11)。此时，第一参数及第二参数例如是由作业员一边参照图3所示的输入画面，一边对操作部40进行操作而输入。接合控制部10
的获取部获取所输入的第一参数及第二参数。
[0085]
在图3所示的输入画面的一例中，作为第一参数的输入栏，准备有“引线”栏的“材质”栏及“直径”栏、“火花”栏的“fab直径”栏、“压接球直径/厚度”栏的“压接球直径(x，y)”栏以及“压接球厚度(z)”栏。在“引线”栏的“材质”栏中，输入引线w的材质。在“引线”栏的“直径”栏中，输入引线直径dw。在“火花”栏的“fab直径”栏中，输入无空气球直径df。在“压接球直径/厚度”栏的“压接球直径(x，y)”栏中，输入压接下部63的直径d3，在“压接球直径/厚度”栏的“压接球厚度(z)”栏中，输入压接下部63的厚度t3。无空气球直径df与压接下部63的直径d3及厚度t3是通过对在试制时所形成的无空气球fab及压接下部63进行测量而获得的实测值。
[0086]
进而，作为第二参数的输入栏，准备有“焊针”栏的“孔径”、“斜切面直径”及“斜切角”。在“孔径”栏中，输入孔径dh，在“斜切面直径”栏中，输入斜切面直径dc，在“斜切角”的栏中，输入斜切角ac。
[0087]
此外，第一参数及第二参数以外的各种参数在工序s11之前已保存于接合控制部10的记忆部中，在工序s11中省略了作业员对所述各种参数的输入。保存于记忆部中的各种参数被用于决定对炬电极14、超声波焊头16、引线夹持器17、引线张力器18、旋转线轴19、接合载台20、加热器21等进行控制的控制信号。
[0088]
接下来，运算焊针15的轨迹(s12)。此时，接合控制部10的运算部基于获取部所获取的第一参数及第二参数来运算焊针15的轨迹。所运算的焊针15的轨迹是从压接引线w开始直至切断为止的工序中的、一边放出引线w一边使焊针15移动的放出工序中的轨迹。所运算的焊针15的轨迹例如是沿z方向延伸的孔15h及斜切面15c的中心轴与包含焊针15最前端的xy面的交点(x，y，z)的轨迹。焊针15的轨迹的起点例如是图5所示的(x，z)＝(x1，z1)的地点。x1是被压接的球部60的沿z方向延伸的中心轴在x坐标上的位置，z1是压接下部63与压接上部64的沿xy面展开的边界面在z坐标上的位置。
[0089]
接下来，在引线w的前端形成无空气球fab(s13)。此时，接合控制部10的输出部在与作业员测量第一参数时相同的条件下，使引线w的前端与炬电极14之间产生火花。
[0090]
接下来，将无空气球fab压接至半导体装置50的电极52(s14)。此时，接合控制部10的输出部在与作业员测量第一参数时相同的条件下，将无空气球fab通过焊针15的前端部而压接至电极52。如图5所示，无空气球fab发生变形，而成形为包含压接下部63与压接上部64的、被压接的球部60。工序s14相当于本发明的“压接工序”的一例。
[0091]
接下来，放出引线w(s15)。此时，接合控制部10的输出部基于由运算部所运算出的焊针15的轨迹来使焊针15移动。在焊针15的移动时，将引线夹持器17设为释放状态，放出引线w。所运算出的焊针15的轨迹至少包含：远离电极52的上升路径、继上升路径之后沿与上升路径交叉的方向移动的滑行路径、以及继滑行路径之后接近电极52的下降路径。
[0092]
接下来，利用焊针15的前端部来按压被压接的球部60(s16)。此时，按压的位置或深度是由接合控制部10的运算部来运算。在工序s16中，决定凸块的形状。即，决定凸块的高度或凸块表面的倾斜方向或角度。
[0093]
接下来，切断引线w(s17)。此时，将引线夹持器17设为约束状态而使焊针15上升(远离电极52)，在引线w的弯曲点切断引线w。引线w的弯曲点例如是在工序s16中形成。
[0094]
如上所述，根据本发明的一实施方式的凸块形成装置1，通过输入用于对决定焊针
15的轨迹的xy平台12及接合头13的控制信号进行运算的第一参数及第二参数，从而即便不输入除此以外的参数，也可形成所期望的形状的凸块。即，可简化即便是熟练的作业者也不容易的、用于设定多种多样的参数的试制作业及测定作业。
[0095]
接下来，一边参照图6及图7，一边对第一实施例的凸块形成方法进行说明。图6是表示第一实施例的焊针的轨迹的一例的图。图7是表示通过第一实施例而形成的凸块的照片。
[0096]
第一实施例是用于形成第一形状的凸块的凸块形成方法。如图6所示，本实施例中由接合控制部10的运算部所运算的焊针15的轨迹包含上升路径、滑行路径以及下降路径。
[0097]
上升路径是将(x，z)＝(x1，z1)作为起点而沿远离电极52的方向移动的焊针15的沿着z方向的路径。上升路径中，焊针15从(x，z)＝(x1，z1)移动至(x，z)＝(x1，z3)。将上升路径中的焊针15的移动方向设为+z方向。此时，上升路径的距离是基于孔部61的厚度t1及斜切面部62的厚度t2而通过下述的式来运算。
[0098]
z3-z1＝t2+t1+α1
[0099]
α1例如是根据经验求出的常数，但也可为基于引线w的材质或引线直径dw而决定的变量。
[0100]
厚度t2是基于孔径dh、斜切面直径dc及斜切角ac而通过下述的式来运算。
[0101]
t2＝{(dc-dw)/2}/{tan(ac/2)}
[0102]
将孔部61的体积设为v1时，孔部61的厚度t1通过下述的式来运算。
[0103]
t1＝v1/{(dh/2)2×
π}
[0104]
此外，将无空气球fab的体积设为v0，斜切面部62的体积为v2，压接下部63的体积为v3时，孔部61的体积v1通过下述的式来运算。
[0105]
v1＝v0-(v2+v3)
[0106]
无空气球fab的体积v0、斜切面部62的体积v2、压接下部63的体积v3是基于无空气球直径df、孔径dh、斜切面直径dc、斜切面部62的厚度t2、压接下部63的直径d3及厚度t3而通过下述的式来运算。
[0107]
v0＝{4
×
π
×
(df/2)3}/3
[0108]
v2＝(π/3)
×
(dh2+dh
×
dc+dc2)
×
t2
[0109]
v3＝π
×
(d3/2)2×
t3
[0110]
接下来，滑行路径是将上升路径的终点即(x，z)＝(x1，z3)作为起点且将(x，z)＝(x2，z3)作为终点的沿着x方向的路径。将滑行路径中的焊针15的移动方向设为-x方向。此时，滑行路径的距离x2-x1是基于斜切面直径dc及引线直径dw而通过下述的式来运算。
[0111]
x2-x1＝-{(dc/dw)
×
β1+β2}
×
dw
[0112]
β1及β2例如是基于引线w的材质而根据经验求出的常数，但也可为基于引线w的材质或引线直径dw而决定的变量。
[0113]
接下来，下降路径是将滑行路径的终点即(x，z)＝(x2，z3)作为起点且将(x，z)＝(x2，z4)作为终点的沿着z方向的路径。将下降路径中的焊针15的移动方向设为-z方向。此时，下降路径的距离z4-z3是基于上升路径的距离z3-z1而通过下述的式来运算。
[0114]
z4-z3＝-{(z3-z1)+γ1}
[0115]
γ1例如是基于引线w的材质而根据经验求出的常数，但也可为基于引线w的材质
或引线直径dw而决定的变量。
[0116]
在下降路径的终点即(x，z)＝(x2，z4)处，被压接的球部60受到按压而变形。由此，如图7所示，凸块的表面成为随着从-x方向侧朝向+x方向侧而朝+z方向倾斜的倾斜面。
[0117]
此外，上升路径也可朝x方向或y方向倾斜。此时，上升路径的距离是基于上升路径相对于z方向的倾斜角来适当调整。同样地，滑行路径也可朝y方向或z方向倾斜，下降路径也可朝x方向或y方向倾斜。
[0118]
接下来，一边参照图8至图13，一边对第一实施例的凸块的使用例进行说明。图8是表示通过第一实施例而形成的凸块的第一使用例的图。图9是表示通过第一实施例而形成的凸块的第二使用例的图。图10是表示通过第一实施例而形成的凸块的第三使用例的图。图11是表示通过第一实施例而形成的凸块的第四使用例的图。图12是表示通过第一实施例而形成的凸块的第五使用例的图。图13是表示通过第一实施例而形成的凸块的第六使用例的图。
[0119]
如图8所示，通过第一实施例而形成的凸块54a可形成于通过引线接合而电性连接的一对接合点中的其中一个接合点。半导体装置50的电极52相当于本发明的“第一接合点”的一例，基板70的电极72相当于本发明的“第二接合点”的一例。凸块54a被形成于半导体装置50的电极52上。由于在半导体装置50的电极52上形成有凸块54a，因此半导体装置50的电极52与接合线bw的接合强度提高。因此，即便不加强将接合线bw按压至半导体装置50的电极52的力，也可获得充分的接合强度，因此可降低因引线接合装置引起的半导体装置50的损伤。
[0120]
凸块54a形成为，远离基板70的电极72侧的厚度小于靠近基板70的电极72侧的厚度。换言之，形成于一对接合点中的其中一个接合点即半导体装置50的电极52上的凸块54a的表面，以随着靠近一对接合点中的另一个接合点即基板70的电极72而远离半导体装置50的方式而倾斜。图8所示的引线接合的形态中，首先，将接合线bw接合于基板70的电极72。接下来，一边放出接合线bw一边使焊针15移动。最后，将接合线bw接合至凸块54后予以切断。即，图8所示的引线接合是基板70的电极72为一次接合点，半导体装置50的电极52为二次接合点的所谓的正接合。此时，接合于凸块54的接合线bw因凸块54表面的倾斜而远离半导体装置50的外缘。因此，即便在接合线bw与半导体装置50或基板70的表面大致平行地延伸的情况下，凸块54表面的倾斜也可抑制接合线bw的倒伏。由此，可抑制半导体装置50与接合线bw的接触。
[0121]
图9所示的第二使用例中，凸块54b与第一使用例同样，被用于正接合的引线接合。图9中，形成于半导体装置50的电极52上的凸块54b是以远离基板70的电极72侧的厚度大于靠近基板70的电极72侧的厚度的方式而形成。由此，接合线bw的尾部切断(tail cut)变得容易，可降低接合线bw的弯曲。
[0122]
图10所示的第三使用例中，凸块54c被用于半导体装置50的电极52为一次接合点，基板70的电极72为二次接合点的所谓的逆接合的引线接合。图10中，形成于基板70的电极72上的凸块54c是以远离半导体装置50的电极52侧的厚度小于靠近半导体装置50的电极52侧的厚度的方式而形成。由此，与第一使用例同样，可抑制接合线bw的倒伏，从而可抑制半导体装置50与接合线bw的接触。
[0123]
图11所示的第四使用例中，凸块54d与第三使用例同样，被用于逆接合的引线接
合。图10中，形成于基板70的电极72上的凸块54c是以远离半导体装置50的电极52侧的厚度大于靠近半导体装置50的电极52侧的厚度的方式而形成。由此，与第二使用例同样，接合线bw的尾部切断变得容易，可降低接合线bw的弯曲。
[0124]
此外，第一使用例至第四使用例中，第一实施例的凸块形成于二次接合点上，但也可形成于一次接合点上。凸块既可仅形成于通过引线接合而电性连接的一对接合点中的其中一个接合点，也可形成于两个接合点。
[0125]
图12所示的第五使用例中，凸块54e形成于半导体装置50的电极52上。凸块54e是以俯视电极52时，远离半导体装置50的外缘侧的厚度小于靠近半导体装置50的外缘侧的厚度的方式而形成。图13所示的第六使用例中，凸块54f形成于半导体装置50的电极52上。凸块54f是以俯视电极52时，远离半导体装置50的外缘侧的厚度大于靠近半导体装置50的外缘侧的厚度的方式而形成。凸块54f及凸块54f例如被用于覆晶(flip chip)安装。形成凸块54f及凸块54f中的哪种，是根据接合对象的位置或形状等来适当选择。凸块54f及凸块54f也可被用于覆晶安装以外的用途。
[0126]
此外，被用于覆晶安装的凸块的形状并不限定于凸块54f或凸块54f。例如，在邻接的两个电极上分别形成凸块的情况下，两个凸块既可以彼此靠近侧的厚度小于彼此远离侧的厚度的方式而形成，也可以彼此靠近侧的厚度大于彼此远离侧的厚度的方式而形成。覆晶安装以外的用途的情况下也同样地，凸块的形状并不限定于凸块54f或凸块54f。
[0127]
接下来，一边参照图14及图15，一边说明第二实施例的凸块形成方法。图14是表示第二实施例的焊针的轨迹的一例的图。图15是通过第二实施例而形成的凸块的照片。
[0128]
第二实施例是用于形成第二形状的凸块的凸块形成方法。如图8所示，本实施例中由接合控制部10的运算部所运算的焊针15的轨迹包含第一上升路径、第一滑行路径、第一下降路径、第二上升路径、第二滑行路径以及第二下降路径。将第一上升路径及第二上升路径中的焊针15的移动方向设为+z方向，将第一下降路径及第二下降路径中的焊针15的移动方向设为-z方向。将第一滑行路径中的焊针15的移动方向设为+x方向，将第二滑行路径中的焊针15的移动方向设为-x方向。
[0129]
第一上升路径的距离与第一实施例中的上升路径的距离同样。
[0130]
第一滑行路径是将第一上升路径的终点即(x，z)＝(x1，z3)作为起点且将(x，z)＝(x21，z3)作为终点的沿着x方向的路径。第一滑行路径的距离x21-x1是基于斜切面直径dc及引线直径dw而通过下述的式来运算。
[0131]
x21-x1＝{(dc/dw)
×
β11+β12}
×
dw
[0132]
β11及β12例如是基于引线w的材质而根据经验求出的常数，但也可为基于引线w的材质或引线直径dw而决定的变量。
[0133]
第一下降路径是将第一滑行路径的终点即(x，z)＝(x21，z3)作为起点且将(x，z)＝(x21，z41)作为终点的沿着z方向的路径。第一下降路径的距离z41-z3是基于第一上升路径的距离z3-z1而通过下述的式来运算。
[0134]
z41-z3＝-{(z3-z1)+γ11}
[0135]
γ11例如是基于引线w的材质而根据经验求出的常数，但也可为基于引线w的材质或引线直径dw而决定的变量。
[0136]
第二上升路径是将第一下降路径的终点即(x，z)＝(x21，z41)作为起点且将(x，z)
＝(x21，z3)作为终点的沿着z方向的路径。第二下降路径的距离例如与第一上升路径的距离大致等同。
[0137]
第二滑行路径是将第二上升路径的终点即(x，z)＝(x21，z3)作为起点且将(x，z)＝(x22，z3)作为终点的沿着x方向的路径。第二滑行路径的距离x22-x21是基于第一滑行路径的距离x21-x1而通过下述的式来运算。
[0138]
x22-x21＝-(x21-x1)
×2[0139]
第二下降路径是将第二滑行路径的终点即(x，z)＝(x22，z3)作为起点且将(x，z)＝(x22，z42)作为终点的沿着z方向的路径。第二下降路径的距离z42-z3是基于第一上升路径的距离z3-z1而通过下述的式来运算。
[0140]
z42-z3＝-{(z3-z1)+γ21}
[0141]
γ21例如是基于引线w的材质而根据经验求出的常数，但也可为基于引线w的材质或引线直径dw而决定的变量。也可为γ21＝γ11，此时z42＝z41。
[0142]
此外，通过在图3的“反转角度”栏中输入180deg，从而如图15所示，可使滑行路径变得相反。此时，凸块是以远离作为接合对象的电极72侧的厚度小于靠近电极72侧的厚度的方式而形成。
[0143]
如图15所示，根据第二实施例，可形成高度比第一实施例高的凸块。
[0144]
如以上所说明那样，根据本发明的一实施例，可提供一种简化了参数设定的凸块形成装置、凸块形成方法以及凸块形成程序。
[0145]
以上说明的实施方式是用来便于理解本发明，而非用于限定地解释本发明。实施方式所包括的各元件及其配置、材料、条件、形状以及尺寸等并不限定于例示的内容而可适当变更。而且，可将不同的实施方式中所示的结构彼此局部地置换或组合。
[0146]
符号的说明
[0147]
1：凸块形成装置
[0148]
10：接合控制部
[0149]
11：基台
[0150]
12：xy平台
[0151]
13：接合头
[0152]
14：炬电极
[0153]
15：焊针
[0154]
15h：孔
[0155]
15c：斜切面
[0156]
16：超声波焊头
[0157]
17：引线夹持器
[0158]
18：引线张力器
[0159]
19：旋转线轴
[0160]
20：接合载台
[0161]
21：加热器
[0162]
40：操作部
[0163]
41：显示器
[0164]
42：摄影机
[0165]
50：半导体装置
[0166]
52：电极
[0167]
w：引线
[0168]
fab：无空气球
[0169]
60：被压接的球部
[0170]
61：孔部
[0171]
62：斜切面部
[0172]
63：压接下部
[0173]
64：压接上部
[0174]
dw：引线直径
[0175]
dh：孔径
[0176]
ac：斜切角
[0177]
dc：斜切面直径
[0178]
df：无空气球直径
[0179]
t1：孔部的厚度
[0180]
t2：斜切面部的厚度
[0181]
t3：压接下部的厚度
[0182]
d3：压接下部的直径

技术特征：
1.一种凸块形成装置，包括：接合工具，将引线接合至作为接合对象的接合点；以及接合控制部，控制所述接合工具，以在所述接合点上形成凸块，所述接合控制部构成为执行：压接工序，将从所述接合工具的前端部延伸出的引线的前端所形成的球部通过所述接合工具的前端部而压接至所述接合点；放出工序，一边从被压接至所述接合点的所述球部放出引线，一边使所述接合工具移动；按压工序，通过所述接合工具的前端部来按压被压接至所述接合点的所述球部的一部分，使被压接至所述接合点的所述球部发生变形；以及切断工序，切断所述引线而在所述接合点上形成所述凸块，基于与所述引线相关的第一参数、及与所述接合工具的形状相关的第二参数，来决定所述接合工具的轨迹中的至少所述放出工序中的轨迹。2.根据权利要求1所述的凸块形成装置，其中所述接合控制部获取通过输入装置而输入的所述第一参数及所述第二参数，并运算所述接合工具的轨迹。3.根据权利要求2所述的凸块形成装置，其中所述第一参数包含所述球部受到压接之前的直径、以及被压接至所述接合点的所述球部中的形成于所述接合工具与所述接合点之间的压接下部的直径及厚度，所述第二参数包含所述接合工具的供所述引线插通的孔的孔径、以及设在比所述接合工具的所述孔更靠前端侧的斜切面的斜切面直径及斜切角，所述接合控制部运算被压接至所述接合点的所述球部中的、形成于所述接合工具的内侧的压接上部的体积。4.根据权利要求3所述的凸块形成装置，其中所述接合工具的轨迹包含远离所述接合点的上升路径，所述接合控制部基于所述压接上部的体积来运算所述上升路径的距离。5.根据权利要求4所述的凸块形成装置，其中所述接合工具的轨迹还包含沿与所述上升路径交叉的方向移动的滑行路径，所述第一参数包含所述引线的直径及材质，所述接合控制部基于所述斜切面直径以及所述引线的直径及材质，来运算所述滑行路径的距离。6.根据权利要求5所述的凸块形成装置，其中所述接合工具的轨迹还包含接近所述接合点的下降路径，所述接合控制部基于所述上升路径的距离及所述引线的材质，来运算所述下降路径的距离。7.一种凸块形成方法，包括：压接工序，将从接合工具的前端部延伸出的引线的前端所形成的球部通过所述接合工具的前端部而压接至接合点；放出工序，一边从被压接至所述接合点的所述球部放出所述引线，一边使所述接合工
具移动；按压工序，通过所述接合工具的前端部来按压被压接至所述接合点的所述球部的一部分，使被压接至所述接合点的所述球部发生变形；以及切断工序，切断所述引线而在所述接合点上形成凸块，基于与所述引线相关的第一参数、及与所述接合工具的形状相关的第二参数，来决定所述接合工具的轨迹中的至少所述放出工序中的轨迹。8.根据权利要求7所述的凸块形成方法，其中所述凸块形成于通过引线接合而电性连接的第一接合点与第二接合点中的所述第一接合点处，所述凸块中的靠近所述第二接合点侧的厚度大于远离所述第二接合点侧的厚度。9.一种凸块形成程序，使计算机执行：压接处理，将从接合工具的前端部延伸出的引线的前端所形成的球部通过所述接合工具的前端部而压接至接合点；放出处理，一边从被压接至所述接合点的所述球部放出引线，一边使所述接合工具移动；按压处理，通过所述接合工具的前端部来按压被压接至所述接合点的所述球部的一部分，使被压接至所述接合点的所述球部发生变形；以及切断处理，切断所述引线而在所述接合点上形成凸块，基于与所述引线相关的第一参数、及与所述接合工具的形状相关的第二参数，来决定所述接合工具的轨迹中的至少所述放出处理中的轨迹。

技术总结
凸块形成装置(1)包括接合工具(15)及接合控制部(10)，接合控制部构成为执行压接工序(S14)、放出工序(S15)、按压工序(S16)以及切断工序(S17)，基于与引线(w)相关的第一参数以及与接合工具(15)的形状相关的第二参数，来决定接合工具(15)的轨迹中的至少放出工序(S15)中的轨迹。的轨迹。的轨迹。


技术研发人员：田中清贵
受保护的技术使用者：株式会社新川
技术研发日：2021.06.22
技术公布日：2023/8/1