JPH0466603A - Production of fine metal ball - Google Patents
Production of fine metal ballInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、ＩＣチップの電極とＴＡＢテープのリード等
との間を接合する際に接合部材として利用される微細金
属球を製造するための方法に関するものである。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention is a method for manufacturing fine metal balls used as a joining member when joining between an electrode of an IC chip and a lead of a TAB tape, etc. It is about the method.
ＩＣチップの電極と外部リードとの接続には多様な方法
が採用されている。Various methods are used to connect the electrodes of the IC chip and external leads.
配線用の極細ワイヤー（ボンディングワイヤー）を用い
て接続する方法もあるが、チップの電極とリードとの間
にバンブと呼ばれる金属突起を挟んで熱圧着する方法も
広く行われるようになっている。There is a method of connecting using ultra-thin wiring wire (bonding wire), but a method of thermocompression bonding by sandwiching a metal protrusion called a bump between the chip electrode and the lead is also becoming widely used.
Ｔ Ａ Ｂ （Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎ
ｄｉｎｇ）法は後者の代表として注目されている技術で
ある。この方法は、予めＩＣチップの電極部か、もしく
はＴＡＢテープ上のリード先端部のいずれかにバンブを
形成しておき、次にＩＣチップ電極部とリードを有する
ＴＡＢテープとをバンブを介して重ね合わせて両者を接
合するものである。またＴＡＢ法以外にフリップチップ
法においても、バンブが使用されている。T A B (Tape Automated Bon
ding) method is a technique that is attracting attention as a representative of the latter. In this method, a bump is formed in advance on either the electrode part of the IC chip or the lead tip part on the TAB tape, and then the IC chip electrode part and the TAB tape having the lead are stacked with the bump interposed therebetween. The two are then joined together. In addition to the TAB method, bumps are also used in the flip chip method.
このような用途に提供されるバンブのこれまでの作り方
は、メツキによる方法が主であった。すなわち、ＩＣチ
ップの電極部にバンブとなる金属（主に高純度の金）を
直接メツキして形成する力＼または一旦ガラス基盤上等
にメツキによって形成したバンプをＴＡＢテープ側のリ
ード先端部に転写する方法が主流となっている。Up until now, the method of making bamboo provided for such uses has mainly been the method of making bamboo sticks. In other words, the force is applied by directly plating the metal (mainly high-purity gold) that will become the bump on the electrode part of the IC chip, or by applying the force of forming the bump by plating it on a glass substrate etc. to the lead tip on the TAB tape side. The mainstream method is to transfer.
しかしながら、メツキによる方法は設備が大きくなる上
に、バンプとして使用する金属の組成にも制約を受ける
という欠点がある。また特にＩＣチップの電極部に直接
メツキしてバンブを形成する場合には、ＩＣチップその
ものがメツキ工程を通過することになって、ＩＣチップ
の歩留まりが悪化するという問題がある。However, the method using plating has disadvantages in that it requires large equipment and is also subject to restrictions on the composition of the metal used as the bump. In addition, particularly when forming bumps by directly plating the electrode portions of IC chips, there is a problem that the IC chips themselves have to go through the plating process, which deteriorates the yield of the IC chips.
これらの欠点を解消する方法として、メツキによらない
バンプ形成方法も考えられるようになってきた０本出願
人は先に、バンプ用の素材となる金属を微細線に加工し
、この金属線を定尺切断した後、互いの間隔を隔てた状
態で溶融・凝固させ、表面張力を利用して球形状のバン
ブを得る方法について出願した（特願平１−３２０２９
６号）、この方法で作られた球形状のバンブは、リード
先端部等に熱圧着して使用される（特願平１−２３４９
１７号）。As a way to overcome these drawbacks, bump formation methods that do not involve plating have come to be considered. An application was filed for a method of obtaining spherical bumps by cutting them to a fixed length and then melting and solidifying them at intervals, utilizing surface tension (Patent Application No. 1-32029).
No. 6), the spherical bump made by this method is used by thermocompression bonding to the tip of the lead, etc. (Japanese Patent Application No. 1-2349)
No. 17).
任意の金属線片を溶融してバンプとする新しい方法によ
れば、接合用部材としてふされしい特性を持った任意の
金属をバンプとして使用する可能性が大きく広がったこ
とになる。すなわち、金の他に銅や銀、並びにそれらを
ベースとする各種の合金を、容易にバンブとして成形す
ることができるようになったわけである。The new method of melting any piece of metal wire to form a bump greatly expands the possibility of using any metal that has properties suitable for a bonding member as a bump. In other words, in addition to gold, copper, silver, and various alloys based on these can now be easily formed into bumps.
従来の微細金属球の製造方法では、所定長さに切断した
金属線片を坩堝中に一定の間隔をとって配置してから熔
融していた。これは、お互いの金属線片が接触したまま
、又は余りに°近い位置に置かれたまま溶融工程に入る
と、溶融時にこれらの金属線片が合体してしまう震があ
るからである。In a conventional method for producing fine metal balls, pieces of metal wire cut to a predetermined length are placed in a crucible at a predetermined interval and then melted. This is because if the metal wire pieces enter the melting process while being in contact with each other or placed too close to each other, these metal wire pieces may coalesce during melting.
この方法においては、金属線片がすべて一定の長さを有
すれば、均一なサイズの微細金属球を形成することがで
きる。しかしながら、この金属線片は長くても２〜３ｍ
ｍという微小なものなので、金属線片を１本ずつ配列す
るための作業及び製造された微細金属球を回収する作業
に手間がかかるという問題があった。In this method, if all the metal wire pieces have a certain length, fine metal spheres of uniform size can be formed. However, this metal wire piece is 2 to 3 meters long at most.
Since the metal wire pieces are as small as m, there is a problem in that it takes time and effort to arrange the metal wire pieces one by one and to collect the manufactured fine metal balls.
本発明は上記事情に基づいてなされたものであり、作業
能率の向上を図るとともに、量産の容易な微細金属球の
製造方法を提供することを目的とするものである。The present invention has been made based on the above circumstances, and aims to improve work efficiency and provide a method for manufacturing fine metal balls that can be easily mass-produced.
上記の目的を達成するための本発明に係る微細金属球の
製造方法は、金属線片に高エネルギービームを照射し、
前記金属線片に用いている金属の融点以上の温度に前記
金属線片を加熱して溶融することにより、前記金属線片
を球状化することを特徴とするものである。A method for manufacturing fine metal balls according to the present invention to achieve the above object includes irradiating a piece of metal wire with a high-energy beam,
The method is characterized in that the metal wire piece is spheroidized by heating and melting the metal wire piece to a temperature equal to or higher than the melting point of the metal used in the metal wire piece.
また、前記高エネルギービームを集光手段を用いて集光
した後に、前記金属線片に照射することが望ましい。Further, it is preferable that the metal wire piece is irradiated with the high-energy beam after being focused using a focusing means.
本発明は前記の構成によって、金属線片に高エネルギー
ビームを照射することにより、金属線片をその金属の融
点以上に加熱して溶融する。溶融した金属は表面張力が
大きく、自ら球状化して、微細金属球になる。According to the above-described configuration, the present invention heats the metal wire piece to a temperature higher than the melting point of the metal by irradiating the metal wire piece with a high-energy beam and melts the metal wire piece. Molten metal has a high surface tension and spheroidizes itself into fine metal spheres.
また、集光手段を用いて高エネルギービームの最小スポ
ット径を小さくすることにより微細な金属線片に高エネ
ルギービームを効率よく照射することができる。Further, by reducing the minimum spot diameter of the high-energy beam using a condensing means, it is possible to efficiently irradiate the high-energy beam onto a fine piece of metal wire.
以下に本発明の一実施例を添付図面を参照して説明する
０図面は本発明の一実施例である微細金属球の製造方法
において使用する装置の概略図である０本実施例におい
ては、線径２５μｍ、長さ０．５５ｍｍの金線片（金属
線片）を使用しており、直径が８０μｍの金球（微細金
属球）を製造する場合について説明する。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.The drawing is a schematic diagram of an apparatus used in a method for manufacturing fine metal balls, which is an embodiment of the present invention.In this embodiment, A case will be described in which a gold wire piece (metal wire piece) with a wire diameter of 25 μm and a length of 0.55 mm is used to produce a gold ball (fine metal ball) with a diameter of 80 μm.
図面に示す装置は、金属線片１０の搬送手段である耐熱
性の回転テーブル２と、回転テーブル２の駆動用モータ
（図示せず）と、金属線片１０に照射する高エネルギー
ビーム照射装置！４と、形成された微細金属球２０を回
収する回収容器６と、回転テーブル２上の微細金属球２
０を回収容器６に落とすためのガイド８とからなる０回
転テーブル２はセラミックス製で円盤状に形成され、そ
の直径は約２００ｍｍである。尚、本実施例の方法は、
他の加熱方法に比べて加熱される領域が小さいので、回
転テーブル２全体をセラミックスで形成する必要はなく
、金属線片を載！する例えばドーナツ状の部分だけを、
セラミックスにすることも可能である。The equipment shown in the drawing includes a heat-resistant rotary table 2 that is a means for transporting the metal wire piece 10, a driving motor (not shown) for the rotary table 2, and a high-energy beam irradiation device that irradiates the metal wire piece 10! 4, a collection container 6 for collecting the formed fine metal spheres 20, and a fine metal sphere 2 on the rotary table 2.
The zero rotation table 2, which includes a guide 8 for dropping the zero into the collection container 6, is made of ceramic and has a disk shape, and has a diameter of about 200 mm. The method of this example is as follows:
Since the heated area is smaller compared to other heating methods, there is no need to make the entire rotary table 2 of ceramics, instead placing a piece of metal wire on it! For example, only the donut-shaped part,
It is also possible to use ceramics.
高エネルギービーム照射装置４のビーム源として高輝度
キセノンランプを使用している（たとえば、ビーム・ス
ポット・ウエルダー）。また、高エネルギービーム照射
装置４は、凹面鏡や凸レンズ等を用いた集光機構を内蔵
しているものでもよく、これにより高エネルギービーム
を、更に集光することができる。この高エネルギービー
ム照射装置４により対象物を最高２０００℃に加熱する
ことができる。A high-intensity xenon lamp is used as a beam source for the high-energy beam irradiation device 4 (for example, a beam spot welder). Further, the high-energy beam irradiation device 4 may have a built-in condensing mechanism using a concave mirror, a convex lens, or the like, so that the high-energy beam can be further condensed. This high-energy beam irradiation device 4 can heat an object to a maximum of 2000°C.
微細金属球２０を製造するには、先ず微細金属線の切断
装置（不図示）で切断した金属線片１０を、回転テーブ
ル２に載せる０回転テーブル２を駆動し、高エネルギー
ビームの照射位置に金属線片１０を移動する。次に、こ
の金属線片１０に高エネルギービームを照射することに
よって、金属線片をその金属の融点より高く加熱して溶
融する。To manufacture the fine metal sphere 20, first, a piece of metal wire 10 cut by a fine metal wire cutting device (not shown) is placed on the rotary table 2. The rotary table 2 is driven, and the metal wire piece 10 is placed at a high-energy beam irradiation position. The metal wire piece 10 is moved. Next, by irradiating the metal wire piece 10 with a high-energy beam, the metal wire piece is heated to a temperature higher than the melting point of the metal and melted.
一般に溶融金属は表面張力が大きいので、溶融状態では
自ら球形状に変化する。したがって、この溶融金属は高
エネルギービームを照射されている間に球形状に変形す
る。そして、回転テーブル２により、溶融して球形状に
なった金属を高エネルギービームの照射範囲の外に移動
し、高エネルギービームの照射位置には次の金属線片を
搬送する。Generally, molten metal has a large surface tension, so it changes into a spherical shape by itself in the molten state. Therefore, this molten metal deforms into a spherical shape while being irradiated with a high-energy beam. Then, the rotary table 2 moves the molten spherical metal out of the irradiation range of the high-energy beam, and transports the next piece of metal wire to the irradiation position of the high-energy beam.
球形状に形成された金属は静かに冷却され凝固すること
により微細金属球２０になる。一方、次の金属線片には
高エネルギービームが照射される。The metal formed into a spherical shape becomes a fine metal sphere 20 by being gently cooled and solidified. Meanwhile, the next piece of metal wire is irradiated with a high-energy beam.
このように回転テーブル２に載せられた各金属線片は連
続的に順序よく加熱・溶融され、形成された微細金属球
２０は最後にガイド８により回収容器６に落とされ、回
収される。The metal wire pieces placed on the rotary table 2 in this manner are heated and melted in an orderly manner, and the formed fine metal balls 20 are finally dropped into the collection container 6 by the guide 8 and collected.
レンズ等の集光機構を用いて集光した高エネルギービー
ムを使用した場合、微細な金属線片に集光された高エネ
ルギービームを照射することができ、エネルギーを集中
化して効率良く微細な金属線片を加熱し短時間で溶融す
ることができる。When using a high-energy beam focused using a condensing mechanism such as a lens, it is possible to irradiate a fine piece of metal wire with the high-energy beam, concentrating the energy and efficiently focusing the fine metal wire. Wire pieces can be heated and melted in a short time.
本発明者等が上記の装置及び金属線片を用い実際に試験
を行ったところ、直径８０μｍの均一で綺麗な球形状の
微細金属球を得ることができた。When the present inventors conducted an actual test using the above-mentioned apparatus and a piece of metal wire, they were able to obtain fine metal spheres having a uniform and beautiful spherical shape with a diameter of 80 μm.
このように、本実施例の微細金属球の製造方法において
は、金属線片を回転テーブルに載せるだけで微細金属球
を回収する工程まで自動的に行うことができるので、作
業能率の向上と、量産性の向上を図ることができる。さ
らに、本実施例の装置に、たとえば微細金属線を一定の
間隔で一本毎に切断する装置を本実施例の回転テーブル
の上部に備えることにより、微細金属線を切断する工程
、切断された金属線片を球状化する工程及び微細金属球
を回収する工程を連続して行うことができる。In this way, in the method for manufacturing fine metal balls of this embodiment, the step of collecting fine metal balls can be performed automatically by simply placing a piece of metal wire on the rotary table, which improves work efficiency. It is possible to improve mass productivity. Furthermore, the apparatus of this embodiment is equipped with a device for cutting fine metal wires one by one at regular intervals, for example, on the top of the rotary table of this embodiment. The process of spheroidizing the metal wire piece and the process of collecting fine metal spheres can be performed continuously.
また、本実施例の方法は、従来取り上げられなかった金
属や合金等にも適用することができるので、バンブとし
て適切な組成の微細金属球を容易に能率良く製造するこ
とができる。他の金属を用いて微細金属球を製造する場
合には、使用する金属によって融点が異なるので、その
金属に応じて、加熱温度や回転テーブルの速度を変える
必要がある。また、使用する金属に応じて、高温下で化
学反応が起こらないように特定のガス雰囲気内で加熱す
るようにしてもよい。In addition, the method of this embodiment can be applied to metals, alloys, etc. that have not been considered in the past, so that fine metal spheres having an appropriate composition as bumps can be easily and efficiently produced. When manufacturing fine metal balls using other metals, the melting point varies depending on the metal used, so it is necessary to change the heating temperature and the speed of the rotary table depending on the metal. Furthermore, depending on the metal used, heating may be performed in a specific gas atmosphere to prevent chemical reactions from occurring at high temperatures.
尚、上記の実施例においては、高エネルギービーム源と
してキセノンランプを使用した場合について説明したが
、本発明はこれに限定されるものではなく、レーザや赤
外線ヒータ等を高エネルギービーム源に用いてもよい、
特に、赤外線ヒータを用いた赤外線照射装置は、赤外線
ヒータの最高加熱温度が約１２００℃であるので、半田
付用の材料として用いる融点の低い金属を溶融する場合
に適している。In the above embodiments, a case was explained in which a xenon lamp was used as a high-energy beam source, but the present invention is not limited thereto. Good,
In particular, an infrared irradiation device using an infrared heater is suitable for melting a metal with a low melting point used as a soldering material because the maximum heating temperature of the infrared heater is about 1200°C.
また、上記の実施例においては、金属線片の搬送手段と
して回転テーブルを用いた場合について説明したが、本
発明はこれに限定されるものではなく、ベルトコンベア
等を用いてもよい、尚、このとき、当然のことながらベ
ルトコンベアは耐熱性に優れた材料を用いて形成する必
要がある。たとえば、耐熱鋼の鎖でベルトを作り、その
上にセラミックス製の小さな皿を多数取り付けてベルト
コンベアを形成すればよい。Further, in the above embodiment, a case has been described in which a rotary table is used as a conveying means for the metal wire pieces, but the present invention is not limited to this, and a belt conveyor or the like may also be used. At this time, the belt conveyor must of course be formed using a material with excellent heat resistance. For example, a conveyor belt can be created by making a belt out of heat-resistant steel chains and attaching many small ceramic plates to the belt.
以上説明したように本発明によれば、金属線片に高エネ
ルギービームを照射して金属線片を溶融し、溶融金属の
大きな表面張力を利用することによって、容易に微細金
属球を製造することができるので、作業能率と量産性の
向上を図ることができる微細金属球の製造方法を提供す
ることができる。As explained above, according to the present invention, fine metal spheres can be easily manufactured by irradiating a metal wire piece with a high-energy beam to melt the metal wire piece and utilizing the large surface tension of the molten metal. Therefore, it is possible to provide a method for manufacturing fine metal balls that can improve work efficiency and mass productivity.
添付図面は本発明の一実施例である微細金属球の製造方
法において使用する装置の概略図である。
２・・・回転テーブル、
４・・・高エネルギービーム照射装置、６・・・回収容
器、８・・・ガイド、
ｌＯ・・・金属線片、２０・・・微細金属球。The accompanying drawing is a schematic diagram of an apparatus used in a method for manufacturing fine metal spheres, which is an embodiment of the present invention. 2... Rotary table, 4... High energy beam irradiation device, 6... Collection container, 8... Guide, lO... Metal wire piece, 20... Fine metal ball.
Claims (2)
属線片に用いている金属の融点以上の温度に前記金属線
片を加熱して溶融することにより、前記金属線片を球状
化することを特徴とする微細金属球の製造方法。(1) Irradiate the metal wire piece with a high-energy beam and heat the metal wire piece to a temperature higher than the melting point of the metal used in the metal wire piece to melt it, thereby making the metal wire piece spherical. A method for producing fine metal balls characterized by the following.
した後に、前記金属線片に照射する請求項１記載の微細
金属球の製造方法。(2) The method for manufacturing fine metal spheres according to claim 1, wherein the high-energy beam is focused using a focusing means and then irradiated onto the metal wire piece.
Priority Applications (6)
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|---|---|---|---|
| JP2179265A JPH0466603A (en) | 1990-07-06 | 1990-07-06 | Production of fine metal ball |
| KR1019910700856A KR960000332B1 (en) | 1989-12-07 | 1990-12-06 | Method of manufacturing minute metallic balls or minute alloy balls |
| PCT/JP1990/001591 WO1991008850A1 (en) | 1989-12-07 | 1990-12-06 | Method of manufacturing minute metallic balls uniform in size |
| DE69032249T DE69032249T2 (en) | 1989-12-07 | 1990-12-06 | METHOD FOR PRODUCING TINY METALLIC BALLS OF EVEN SIZE |
| EP91900363A EP0457920B1 (en) | 1989-12-07 | 1990-12-06 | Method of manufacturing minute metallic balls uniform in size |
| US08/596,694 US5761779A (en) | 1989-12-07 | 1996-02-05 | Method of producing fine metal spheres of uniform size |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP2179265A JPH0466603A (en) | 1990-07-06 | 1990-07-06 | Production of fine metal ball |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0466603A (en) |
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