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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ausbildung
einer Höckerelektrode auf
einer IC-Elektrode gemäß Anspruch
1.
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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.
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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.
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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.
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Das
Verfahren zur Ausbildung der Höckerelektrode
auf der IC-Elektrode wird als nächstes
beschrieben.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
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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.
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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.
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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.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird ein Fasewinkel der Verbindungskapillare
größer als
ein Durchmesser der Kugelverbindung festgelegt.
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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.
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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.
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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.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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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:
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1A, 1B und 1C Schnittansichten
sind, die ein Verfahren zur Ausbildung einer Höckerelektrode auf einer IC-Elektrode
gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigen;
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1D eine
Schnittansicht ist, die das Verfahren zur Ausbildung der Höckerelektrode
auf der IC-Elektrode gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 eine
Schnittansicht einer Verbindungskapillare in der Ausführungsform
ist;
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3A eine
perspektivische Ansicht einer Kapillarenantriebsvorrichtung der
Ausführungsform ist;
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3B ein
Zeitablaufdiagramm zur Erläuterung
der Operation der Ausführungsform
ist;
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4A, 4B, 4C und 4D Schnittansichten
sind, die ein Verfahren zur Ausbildung einer Höckerelektrode auf einer IC-Elektrode gemäß dem Stand
der Technik zeigen;
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5A, 5B, 5C und 5D Ansichten
sind zur Erläuterung
der Operation der Ausbildung eines Höckers des Standes der Technik;
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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
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7A, 7B und 7C Schnittansichten
sind, die eine anormale Form einer auf einer IC-Elektrode ausgebildeten
Höckerelektrode
zeigen.
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GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Vor
der Fortführung
der Beschreibung der vorliegenden Erfindung ist zu beachten, dass über die
beigefügten
Zeichnungen hinweg ähnliche
Teile mit ähnlichen
Bezugszeichen bezeichnet sind.
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Bevor
bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung beschrieben werden, werden im Folgenden
zuerst schematische Aspekte der vorliegenden Erfindung kurz beschrieben.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Im
Folgenden werden mit Bezug auf die 1 und 2 bevorzugte
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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(Erste Ausführungsform)
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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.
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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.
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Die
Operation des Verfahrens zur Ausbildung einer Höckerelektrode auf der IC-Elektrode wird als
nächstes
mit Bezug auf die 1A–1C und 2 beschrieben.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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(Zweite Ausführungsform)
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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.
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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.
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(Dritte Ausführungsform)
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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.
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(Vierte Ausführungsform)
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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.
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(Fünfte
Ausführungsform)
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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.
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(Sechste Ausführungsform)
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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.
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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).
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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.
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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.