JPH04338657A - チップ部品と基板との接続方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、基板上の配線導体への
チップ部品の溶融金属による接続構造、接続方法および
接続装置に関し、更に詳しくは、半田バンプ等溶融金属
バンプを利用したＩＣ、ＬＳＩ等チップ部品の基板上へ
の高密度接続構造、接続方法および接続装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＩＣ、ＬＳＩ等チップ部品の小型
化、高集積化および多ピン化に伴い、基板に対するこれ
らチップ部品の高密度接続技術の確立が不可欠となって
いる。

【０００３】従来より、セラミック基板、ガラス基板、
エポキシ樹脂基板等に形成された配線導体へのＩＣ等チ
ップ部品の接続方法としては、半田バンプを利用したリ
フローによるセルフアライメント接続法が一般に用いら
れている。この方法では、チップ部品の接続パッド上若
しくは基板上に形成された配線導体上に予めほぼ球形の
半田バンプが形成され、基板の配線導体上に半田バンプ
を介してチップ部品を載せた状態で基板を介して半田バ
ンプが加熱され、溶融した半田バンプの表面張力の作用
でチップ部品が配線導体上に位置決めされる。一方、フ
ィルム基板上へのＩＣ等チップ部品の接続方法としては
、金バンプと錫メッキパターンとを高温高圧下で熱圧着
させる熱圧着法又はワイヤボンディング法が一般に用い
られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】リフロー方式の接続方
法では、半田バンプはチップ部品の自重による加圧力を
受けるため、図５（ａ）　に示すように、チップ部品１
の接続パッド２上の半田バンプ３は溶融時に基板（図示
省略）上の配線導体４とチップ部品１上の接続パッド２
との間で樽状に押しつぶされた状態で冷却固化される。 このため、隣接するバンプ３，３同士が接触してブリッ
ジを形成する危険性が高くなる。バンプ３，３同士の接
触を回避するためには接続パッド２および配線導体４の
配設ピッチ間隔を広げる必要があるため、高密度接続化
が困難となっている。

【０００５】また、チップ部品と基板とを半田等の溶融
金属で接続した構造においては、温度サイクル負荷をか
けたときのチップ部品と基板との熱膨張係数の差に起因
した熱疲労の問題を考える必要があるが、リフロー方式
の接続法で形成される樽状の接続半田３は横断面積に対
する接続高さ比が小さいため、熱疲労による導通不良が
早期に発生しやすく、高信頼性の確保が困難となってい
る。

【０００６】さらに、基板上に接続したＩＣ、ＬＳＩ等
チップ部品は、導体表面の酸化防止、絶縁性確保、耐衝
撃性向上等の目的で一般に樹脂で封止されるが、リフロ
ー方式の接続法で形成される樽状の接続半田３は上述し
たように横断面積に対する接続高さ比が小さいため、チ
ップ部品１と基板との間のギャップへの樹脂の回り込み
が悪くなり、該ギャップ内に気泡や空隙が残って十分な
封止効果が得られなくなるという問題が生じている。

【０００７】一方、上述した熱圧着法においては、配線
ピッチ間隔が１００μｍ程度の高密度接続が可能である
が、ＩＣ、ＬＳＩ等チップ部品に高温高圧によるダメー
ジを与える危険性があり、また金バンプを用いるためコ
ストが高くなる欠点がある。さらに高精度高剛性の装置
が必要で、３００ピン以上の多ピン同時接続となると加
圧荷重が大きすぎて実現困難になるという問題がある。 また、図５（ｂ）　に示すように、チップ部品１上の接
続パッド２と基板（図示省略）上の配線導体４とを接続
する金バンプ５は高圧下で板上若しくは膜状に押しつぶ
されるため、温度サイクル負荷をかけたときのチップ部
品１と基板との熱膨張係数の差に起因した熱疲労や、樹
脂による封止の点についてはリフロー方式の接続法と同
様の問題が生じている。

【０００８】ワイヤボンディング法はボンディングを１
本ずつ行うため、ボンディング作業に長時間を要する。 したがって、多ピンチップ部品の接続には適していない
。

【０００９】上記従来技術の問題点に鑑み、本発明の目
的は、配線ピッチ間隔の短縮化による高密度接続が可能
で低コストで高信頼性のチップ部品と基板との接続構造
を提供することにある。

【００１０】本発明の他の目的は、配線ピッチ間隔の短
縮化による高密度接続が可能で高信頼性のチップ部品と
基板との接続構造を低コストで実現できるチップ部品と
基板との接続方法および接続装置を提供することにある
。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明は
、チップ部品上又は基板上の配線導体上に形成された溶
融金属バンプを介してチップ部品と基板上の配線導体と
を接続するチップ部品と基板との接続構造において、前
記溶融金属バンプが前記チップ部品と前記基板との間で
略直胴状若しくは鼓状をなして固化していることを特徴
とする。

【００１２】上記構成において、好ましくは、溶融金属
バンプは半田バンプとされる。また、基板としてはフィ
ルム状基板、セラミック基板、ガラス基板又は樹脂基板
の何れかを用いることができる。

【００１３】請求項４に記載の発明は、チップ部品上又
は基板上の配線導体上に形成された溶融金属バンプを介
してチップ部品と基板上の配線導体とを当接させ、溶融
金属バンプを基板上の配線導体上で加熱し溶融させた後
に冷却し固化させることにより、チップ部品と基板上の
配線導体とを溶融金属バンプを介して接続するチップ部
品と基板との接続方法において、前記溶融金属バンプの
溶融時にチップ部品と基板との間のギャップを溶融前の
溶融金属バンプの高さ寸法以上に調節することを特徴と
する。

【００１４】上記構成において、好ましくは、前記溶融
金属バンプの溶融時に、溶融金属バンプが略直胴状若し
くは鼓状をなすようにチップ部品と基板との間のギャッ
プが調節される。

【００１５】請求項６に記載の発明は、チップ部品上又
は基板上の配線導体上に形成された溶融金属バンプを介
してチップ部品と基板上の配線導体とを当接させ、該溶
融金属バンプを加熱し溶融させた後に冷却し固化させる
ことにより、チップ部品と基板上の配線導体とを溶融金
属バンプを介して接続するチップ部品と基板との接続方
法において、前記溶融金属バンプを介した前記チップ部
品と前記配線導体との当接時に前記溶融金属バンプの頂
部に所定の加圧力を加えて全ての溶融金属バンプを同一
高さとし、その後前記溶融金属バンプを溶融温度へと加
熱する前に前記加圧力を減圧し若しくは無加圧状態にす
ることを特徴とする。

【００１６】請求項７に記載の発明は、チップ部品と基
板のうちの一方を保持するボンディングステージと、チ
ップ部品と基板のうちの他方を押圧し、チップ部品上又
は基板上の配線導体上に形成された溶融金属バンプを介
してチップ部品と基板上の配線導体とを当接させるボン
ディングツールと、チップ部品又は基板のうちの少なく
とも一方を介して溶融金属バンプを溶融温度まで加熱す
る加熱部とを備えたチップ部品と基板とを接続するため
の接続装置において、前記ボンディングステージ又は前
記ボンディングツールが、溶融金属バンプの溶融時にチ
ップ部品と基板との間のギャップを溶融前の溶融金属バ
ンプの高さ寸法以上に調節するための微調整機構を備え
ていることを特徴とする。

【００１７】上記構成の接続装置において、好ましくは
、前記ボンディングツールが溶融金属バンプの頂部に所
定の加圧力を加える加圧機構と、溶融金属バンプが溶融
温度へと加熱される前に加圧機構の加圧力を減圧し若し
くは無加圧状態にする減圧機構とを具備する。

【００１８】さらに、請求項９に記載の発明は、チップ
部品と基板のうちの一方を保持するボンディングステー
ジと、チップ部品と基板のうちの他方を押圧し、チップ
部品上又は基板上の配線導体上に形成された溶融金属バ
ンプを介してチップ部品と基板上の配線導体とを当接さ
せるボンディングツールと、チップ部品又は基板のうち
の少なくとも一方を介して溶融金属バンプを溶融温度ま
で加熱する加熱部とを備えたチップ部品と基板とを接続
するための接続装置において、前記ボンディングツール
が溶融金属バンプの頂部に所定の加圧力を加える加圧機
構と、溶融金属バンプが溶融温度へと加熱される前に加
圧機構の加圧力を減圧し若しくは無加圧状態にする減圧
機構とを備えていることを特徴とする。

【００１９】

【作用】請求項１に記載したチップ部品と基板との接続
構造においては、溶融金属バンプが前記チップ部品と前
記基板との間で溶融された後に略直胴状即ち中央部に膨
らみもくびれも生じていない形状若しくは鼓状に中央部
がくびれた形状をなして固化しているので、隣接する接
続パッド間若しくは配線導体間が溶融金属同士の接触に
より短絡する危険性がなくなり、配線ピッチ間隔の短縮
化による高密度接続が可能になる。また、同一体積の溶
融金属バンプを樽状に押しつぶして固化させた場合に比
べて溶融金属の横断面積に対する接続高さ比が増大する
ので、熱疲労による導通不良の発生を抑制することがで
きる。また、チップ部品と基板との間のギャップを増大
させることができるので、チップ部品の接続後にチップ
部品を樹脂で封止する場合には、該ギャップ内への樹脂
の回り込みが容易になり、完全封止が可能になる。

【００２０】請求項４に記載したチップ部品と基板との
接続方法においては、溶融金属バンプの溶融時にチップ
部品と基板との間のギャップが溶融前の溶融金属バンプ
の高さ寸法以上に調節されるので、冷却により固化した
溶融金属バンプは溶融前の最大横断面積よりも小さな最
大横断面積を有することとなる。したがって、隣接する
接続パッド間若しくは配線導体間が溶融金属同士の接触
により短絡する危険性がなくなり、配線ピッチ間隔の短
縮化による高密度接続が可能になる。また、同一体積の
溶融金属バンプを樽状に押しつぶして固化させた場合に
比べて溶融金属の横断面積に対する接続高さ比が増大す
るので、耐熱疲労性に優れたチップ部品と基板との接続
構造を低コストで実現することができる。

【００２１】上記方法において、溶融金属バンプの溶融
時に、溶融金属バンプが略直胴状若しくは鼓状をなすよ
うにチップ部品と基板との間のギャップを調節した場合
、チップ部品と基板との間で冷却固化される溶融金属バ
ンプは略直胴状若しくは鼓状のものになるので、更に高
密度接続が可能で耐熱疲労性に優れたチップ部品と基板
との接続構造を低コストで実現できることとなる。

【００２２】請求項６に記載した方法によれば、チップ
部品上に形成された溶融金属バンプと基板上の配線導体
とを当接させる際に、溶融金属バンプに加えられる所定
加圧力により、溶融金属バンプの高さばらつきをなくす
ることができるので、全ての溶融金属バンプを均一に加
熱することができる。また、溶融金属バンプが溶融温度
に加熱される前に前記加圧力を減圧し若しくは無加圧状
態にするので、溶融金属バンプ内の圧縮応力が極めて小
さいか若しくは圧縮応力の生じていない状態で溶融金属
バンプを溶融させることができる。したがって、溶融時
に溶融金属バンプの横への広がりを小さくし、隣接する
溶融金属バンプ同士が接触しブリッジを形成する危険性
を少なくすることができる。したがって、接続の信頼性
を更に高めることができる。また、溶融金属バンプの横
への広がりを小さく抑えることができるので、配線ピッ
チ間隔の短縮化による高密度接続が可能になる。さらに
また、溶融金属バンプの横への広がりを小さく抑えるこ
とにより、固化した溶融金属バンプの横断面積に対する
接続高さ比の低下を抑制することができるので、耐熱疲
労性に優れたチップ部品と基板との接続構造を実現でき
ることとなる。

【００２３】請求項７に記載した接続装置においては、
溶融金属バンプの溶融時にチップ部品と基板との間のギ
ャップを溶融前の溶融金属バンプの高さ寸法以上に調節
するので、冷却により固化した溶融金属バンプは溶融前
の最大横断面積よりも小さな最大横断面積を有すること
となる。したがって、隣接する接続パッド間若しくは配
線導体間が溶融金属同士の接触により短絡する危険性が
少なくなり、配線ピッチ間隔の短縮化による高密度接続
が可能になる。また、同一体積の溶融金属バンプを樽状
に押しつぶして固化させた場合に比べて溶融金属の横断
面積に対する接続高さ比が増大するので、耐熱疲労性に
優れたチップ部品と基板との接続構造を低コストで実現
することができる。

【００２４】上記構成の装置において、ボンディングツ
ールが溶融金属バンプの頂部を所定加圧力で加圧する加
圧機構と、溶融金属バンプが溶融温度に加熱される前に
加圧機構の加圧力を減圧し若しくは無加圧状態にする減
圧機構とを具備する場合、加圧機構により加えられる所
定加圧力により、溶融金属バンプの高さばらつきをなく
して全ての溶融金属バンプを均一に加熱することができ
る。また、溶融金属バンプが溶融温度へと加熱される前
に減圧機構によって加圧機構の加圧力を減圧し若しくは
無加圧状態にするので、溶融金属バンプ内の圧縮応力が
極めて小さいか若しくは圧縮応力の生じていない状態で
溶融金属バンプを溶融させることができる。したがって
、溶融時に溶融金属バンプの横への広がりを小さくする
ことができ、隣接する溶融金属バンプ同士が接触しブリ
ッジを形成する危険性を少なくすることができる。した
がって、接続の信頼性を更に高めることができる。

【００２５】請求項９に記載した装置構成によれば、チ
ップ部品上又は基板上の配線導体上に形成された溶融金
属バンプを介してチップ部品と基板上の配線導体とを当
接させる際に、加圧機構により加えられる所定加圧力に
より、溶融金属バンプの高さばらつきをなくして全ての
溶融金属バンプを均一に加熱することができる。また、
溶融金属バンプが溶融温度へと加熱される前に減圧機構
によって加圧機構の加圧力を減圧し若しくは無加圧状態
にするので、溶融金属バンプ内の圧縮応力が極めて小さ
いか若しくは圧縮応力の生じていない状態で溶融金属バ
ンプを溶融させることができる。したがって、溶融時に
溶融金属バンプの横への広がりを小さくすることができ
、隣接する溶融金属バンプ同士が接触しブリッジを形成
する危険性を少なくすることができる。したがって、接
続の信頼性を更に高めることができる。また、溶融金属
バンプの横への広がりを小さく抑えることができるので
、配線ピッチ間隔の短縮化による高密度接続が可能にな
る。さらにまた、溶融金属バンプの横への広がりを小さ
く抑えることにより、固化した溶融金属バンプの横断面
積に対する接続高さ比の低下を抑制することができるの
で、耐熱疲労性に優れたチップ部品と基板との接続構造
を実現できることとなる。

【００２６】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につき
説明する。

【００２７】図１から図４までは本発明に従うチップ部
品と基板との接続構造の一実施例を示したものである。 はじめに図１および図２を参照すると、この実施例では
基板としてフィルム基板１１が使用されており、フィル
ム基板１１上には配線導体１２が形成されている。所望
パターン形状の配線導体１２を形成する方法としては、
特に限定はされないが、予め銅箔を接着剤１３でフィル
ム基板１１上に接着形成した後、マスクを介して銅箔を
エッチングする方法を採用することができる。また、配
線導体１２の表面には予め半田等の溶融金属メッキを施
しておくことが好ましい。

【００２８】図１および図４に示すように、ＩＣ、ＬＳ
Ｉ等のチップ部品２１は接続パッド２２を有しており、
接続パッド２２と配線導体１２とが鼓状に中央部がくび
れた形状とされた半田バンプ２３を介して接続されてい
る。半田バンプ２３は予めチップ部品２１の接続パッド
２２上又は基板１１上の配線導体１２上に融着形成され
たものであり、接続パッド２２上又は配線導体１２上へ
の形成時に表面張力の作用でほぼ球形をなすものである
が、配線導体１２上で加熱溶融された後、チップ部品２
１と基板１１との間のギャップ調整により、ここでは略
鼓状に引き伸ばされた状態で冷却固化されている。一例
としてバンプ径が７０〜８０μｍの半田バンプ２３を使
用する場合、チップ部品２１と基板１１との間のギャッ
プを半田バンプ２３の溶融時に２０〜３０μｍ又はそれ
以上増大させることにより、半田バンプ２３を略鼓状に
形成することができる。

【００２９】上記実施例の接続構造においては、半田バ
ンプ２３がチップ部品２１と基板１１との間で溶融され
た後に鼓状をなして固化しているので、隣接する接続パ
ッド２２，２２間若しくは配線導体１２，１２間が半田
バンプ２３，２３同士の接触により短絡する危険性がな
くなる。実験では、上記構成を採用することにより、配
線ピッチ間隔が１００μｍ以下の場合であっても高い接
続信頼性が得られることが確認された。また、同一体積
の半田バンプを樽状に押しつぶして固化させた場合に比
べて半田の横断面積に対する接続高さ比が増大するので
、熱疲労による導通不良の発生を抑制することができる
。また、チップ部品２１と基板１１との間のギャップを
増大させることができるので、図３に示すように、チッ
プ部品２１の接続後にチップ部品２１を樹脂２４で封止
する場合には、該ギャップ内への樹脂２４の回り込みが
容易になり、完全封止が可能になる。

【００３０】なお、上記実施例では溶融金属バンプとし
て半田バンプを用いたが、半田と同程度の低融点合金か
らなる他の合金バンプを用いてもよい。また、半田バン
プ２３はチップ部品２１と基板１１の配線導体１２との
間で直胴状をなして固化されていてもよい。さらに、基
板としては上述したフィルム基板の他、セラミック基板
、ガラス基板、エポキシ等樹脂基板を用いることができ
る。

【００３１】図６は本発明に従うチップ部品と基板との
接続方法の一実施例を示す工程説明図である。なお、同
図において基板１１上の配線導体１２は誇張的に図示さ
れているが、例えば銅箔からなる配線導体１２の厚みは
２０〜３０μｍ程度となる。図６を参照すると、この実
施例では、チップ部品２１の接続パッド２２上に形成さ
れた半田バンプ２３をフィルム基板１１上の配線導体１
２上で加熱し溶融させた後に冷却し固化させることによ
り、チップ部品２１上の接続パッド２２と基板１１上の
配線導体１２とが半田を介して接続されるが、半田バン
プ２３の溶融時にチップ部品２１と基板１１との間のギ
ャップが溶融前の半田バンプ２３の高さ寸法以上に調節
されることを特徴としている。

【００３２】更に詳しく説明すると、この実施例では、
まずフィルム基板１１が背後から加圧され（工程（ａ）
　）、その加圧力によってフィルム基板１１上の配線導
体１２がチップ部品２１の接続パッド２２上に形成され
ている略球形の半田バンプ２３に圧接される（工程（ｂ
）　）。上述したように、配線導体１２の表面には予め
半田等の低融点金属メッキを施しておくことが好ましい
。 加圧工程において、半田バンプ２３の頂部には所定の加
圧力が加えられ、これにより、半田バンプ２３の高さば
らつきをなくすことができる。

【００３３】次に、半田バンプ２３に加えられていた加
圧力が減圧され若しくは無加圧状態とされた後、半田バ
ンプ２３が溶融温度まで加熱されることにより、半田バ
ンプ２３が溶融される（工程（ｃ）　）。

【００３４】この加熱工程において、半田バンプ２３は
基板１１又はチップ部品２１の少なくとも何れか一方を
介して加熱されるが、上述したように、予め全ての半田
バンプ２３が同一高さに揃えられているので、全ての半
田バンプ２３が均一に加熱され、均一な温度で溶融され
ることとなる。また、この実施例では、半田バンプ２３
が加圧工程を経て溶融されるので、リフロー方式の半田
接続では必要とされるフラックスを省略しても、半田バ
ンプ２３を配線導体１２に対し確実に接合させることが
できる。

【００３５】さらに、この実施例では、上述したように
、半田バンプ２３に加えられていた加圧力が減圧され若
しくは無加圧状態とされた後、半田バンプ２３が溶融温
度まで加熱されるので、半田バンプ２３内の圧縮応力が
きわめて小さいか若しくは圧縮応力の生じていない状態
で半田バンプ２３を溶融させることができる。したがっ
て、溶融した半田バンプ２３の横への広がりを小さくし
、隣接する半田バンプ同士が接触しブリッジを形成する
危険性を少なくすることができる。

【００３６】図７は半田バンプ２３に加圧力を加えたま
ま半田バンプ２３を溶融温度まで加熱した場合の例を、
上記実施例との比較のために示したものである。この比
較例における加圧工程（工程（ａ）　および（ｂ）　）
は図６に示す工程（ａ）　および（ｂ）　と同様である
が、この比較例では、加熱工程（工程（ｃ）　）おいて
半田バンプ２３に加圧力が加えられたまま半田バンプ２
３が溶融されるので、半田バンプ２３は横に大きく広が
り、隣接する半田バンプとの接触の危険性が高くなるこ
とが判る。

【００３７】なお、本発明方法の上記実施例において、
チップ部品への熱影響を最小限度に抑えるため、加熱方
法としてはパルスヒート加熱を用いることが好ましい。 また、溶融温度までの加熱時間を短縮させるため、チッ
プ部品２１を予加熱しておくことが好ましい。

【００３８】更に図６を参照すると、本発明方法の上記
実施例では、半田バンプ２３が溶融したときに、基板１
１又はチップ部品２１（この実施例ではチップ部品２１
）が微動されて、チップ部品２１と基板１１との間のギ
ャップが溶融前の半田バンプ２３の高さ寸法以上となる
ように調節され、好ましくは、半田バンプ２３が略直胴
状若しくは鼓状をなすようにチップ部品２１と基板１１
との間のギャップが調節される（工程（ｄ）　）。そし
て、調整されたギャップ寸法を保ったまま、半田バンプ
２３は冷却されて固化される。

【００３９】このように、この実施例においては、半田
バンプ２３の溶融時にチップ部品２１と基板１１との間
のギャップが溶融前の半田バンプ２３の高さ寸法以上に
調節されるので、冷却により固化した半田バンプ２３は
溶融前の最大横断面積よりも小さな最大横断面積を有す
ることとなる。したがって、隣接する接続パッド２２，
２２間若しくは配線導体１２，１２間が半田バンプ同士
の接触により短絡する危険性がなくなり、配線ピッチ間
隔の短縮化による高密度接続が可能になる。また、同一
体積の半田バンプを樽状に押しつぶして固化させた場合
に比べて半田の横断面積に対する接続高さ比が増大する
ので、耐熱疲労性に優れたチップ部品と基板との接続構
造を低コストで実現することができる。

【００４０】特に、この実施例のように、半田バンプ２
３が略直胴状若しくは鼓状をなすようにチップ部品２１
と基板１１との間のギャップを調節した場合、チップ部
品２１と基板１１との間で冷却固化される半田バンプ２
３が略直胴状若しくは鼓状をなしたものになるので、更
に高密度接続が可能で耐熱疲労性に優れたチップ部品と
基板との接続構造を低コストで実現できることとなる。

【００４１】なお、本発明方法の一態様においては、予
めチップ部品２１上又は基板１１の配線導体１２上に半
田バンプ２３が均一高さに形成されている場合には、図
６に示すバンプ加圧工程（工程（ｂ）　）を省略するこ
とができる。また、本発明方法の他の態様においては、
図６に示す微動工程（工程（ｄ）　）を省略してもよい
。後者の態様の場合、上述した半田バンプ２３の引張り
による配線ピッチ間隔の短縮効果や接続高さ比の増大効
果は得られないが、溶融した半田バンプ２３の横への広
がりを小さく抑えることができ、隣接する半田バンプ同
士が接触しブリッジを形成する危険性を少なくすること
ができるので、接続の信頼性を高めることができる。ま
た、半田バンプ２３の横への広がりを小さく抑えること
ができるので、配線ピッチ間隔の短縮化による高密度接
続が可能になる。さらにまた、半田バンプ２３の横への
広がりを小さく抑えることにより、固化した半田バンプ
２３の横断面積に対する接続高さ比の低下を抑制するこ
とができるので、耐熱疲労性に優れたチップ部品と基板
との接続構造を実現できることとなる。

【００４２】図８から図１０までは上述した接続方法を
実施するための接続装置の一実施例を示したものである
。はじめに図８および図９を参照すると、接続装置はチ
ップ部品２１を保持するボンディングステージ３１を備
えており、ボンディングステージ３１の上方には帯状の
フィルム基板１１がチップ部品２１と向き合った状態で
ガイドローラ３２，３３等を介して緊張状態に保持され
ている。フィルム基板１１の上方にはフィルム基板１１
を背後から押圧してチップ部品２１の接続パッド２２上
に形成された溶融金属バンプ２３と基板１１上の配線導
体１２とを当接させるボンディングツール３４が設けら
れている。

【００４３】ボンディングツール３４は加圧機構をなす
加圧シリンダ３５と、この加圧シリンダ３５の可動ロッ
ド３５ａの先端に設けられたボンディングヘッド３６と
、可動ロッド３５ａをチャッキングしてその移動を停止
させるロック機構３５ｂとを備えており、更に、ボンデ
ィングツール３４にはボンディングヘッド３６およびフ
ィルム基板１１を介して半田バンプ２３を溶融温度まで
パルスヒート加熱するためのパルスヒート加熱部３７が
組み込まれている。

【００４４】ボンディングステージ３１はチップ部品２
１を搭載するボンディング台３８と、ボンディング台３
８をボンディングヘッド３６に対しＸ軸方向に位置調整
するためのＸ軸調整機構３９と、ボンディング台３８を
ボンディングヘッド３６に対しＹ軸方向に位置調整する
ためのＹ軸調整機構４０と、半田バンプ２３の溶融時に
チップ部品２１をＺ軸方向に微動させてチップ部品２１
とフィルム基板１１との間のギャップを溶融前の溶融金
属バンプ２３の高さ寸法以上に調節するためのＺ軸微調
整機構４１とを備えている。また、この実施例ではボン
ディング台３８内にはチップ部品２１を予加熱するため
の予加熱部（図示せず）が組み込まれている。ここでは
Ｚ軸微調整機構４１は、パルスモータ４１ａおよび該モ
ータの回転を直線運動に変換するボールねじ軸・ナット
機構（図示せず）を用いたものとなっており、Ｘ軸・Ｙ
軸調整機構３９，４０を介してボンディング台３８を微
動させる構成となっているが、カムの回転を利用してＺ
軸方向の微動を行わせるものであってもよい。

【００４５】図１０（ａ）　を参照すると、加圧シリン
ダ３５の内部は上室と下室とに区画されており、加圧シ
リンダ３５に対する駆動制御系は、加圧空気供給源４２
と、上室に対する加圧空気の給排を制御する第１切換弁
４３と、下室に対する加圧空気の給排を制御する第２切
換弁４４とを備えており、第２切換弁４４は、半田バン
プ２３が溶融温度に加熱される前に加圧シリンダ３５の
加圧力を減圧し若しくは無加圧状態にするための減圧機
構を構成している。

【００４６】次に、図８〜図１０を参照して、図６に示
す接続方法を実施する場合の上記接続装置の作動工程を
説明する。まず、図１０（ａ）　に示すように、第１切
換弁４３を介してシリンダ３５の上室に加圧空気を供給
し、シリンダ３５の下室は大気に開放させる。これによ
り可動ロッド３５ａが下降し、フィルム基板１１が可動
ロッド先端のボンディングヘッド３６により押圧されて
基板１１上の配線導体１２（図９）がチップ部品２１上
の半田バンプ２３に当接される。そして、図１０（ｂ）
　に示すように、半田バンプ２３には所定加圧力Ｆが加
えられる。

【００４７】その後、図１０（ｃ）　に示すように、第
２切換弁４４を介してシリンダ３５の下室に加圧空気が
供給されることにより、半田バンプ２３に加えられてい
た加圧力が減圧され若しくは無加圧状態とされる。そし
て、図１０（ｄ）　に示すように、可動ロッド３５ａが
ロック機構３５ｂによってロックされた状態でパルスヒ
ート加熱部３７（図８）が通電されることにより、半田
バンプ２３が溶融温度に達するまでパルスヒート加熱さ
れる。次いで、半田バンプ２３が溶融状態となったとき
に、図１０（ｅ）　に示すように、チップ部品２１がＺ
軸微調整機構４１（図８）により下方に微動されて、チ
ップ部品２１と基板１１との間のギャップが調整される
。こうして半田バンプ２３は上下方向に引き伸ばされた
まま冷却され固化する。

【００４８】図１１は半田バンプ２３に加圧力を加えた
まま半田バンプ２３を加熱溶融させる場合の工程を、上
記装置による作動工程との比較のために示したものであ
る。図１１（ｂ）　〜（ｃ）　に示すように、半田バン
プ２３に加圧力Ｆを加えたまま可動ロッド３５ａをロッ
ク機構３５ｂによってチャッキングすると、チャッキン
グ部より下方の可動ロッド３５ａ等の内部に圧縮応力が
残存するため、図１１（ｄ）　に示すように、その後シ
リンダ３５の下室に加圧空気を供給したとしても、半田
バンプ２３には残圧負荷ｆが加わることとなり、このた
め、溶融した半田バンプ２３は横に大きく広がってしま
う。

【００４９】これに対し、本発明の上記実施例装置によ
れば、図１０（ｃ）　および（ｄ）　に示すような減圧
若しくは無加圧化を行うことにより、半田バンプ２３の
広がりを防止することができ、隣接する半田バン間のブ
リッジ形成を防止できるのである。

【００５０】そして、上記実施例装置によれば、上述し
た図１０（ｅ）　の工程を経ることにより、半田バンプ
２３は溶融前の最大横断面積よりも小さな最大横断面積
を有することとなり、好ましくは直胴状若しくは鼓状に
中央部がくびれた柱形状となる。したがって、隣接する
接続パッド２２間若しくは配線導体１２間が半田同士の
接触により短絡する危険性が少なくなり、配線ピッチ間
隔の短縮化による高密度接続が可能になる。また、同一
体積の半田バンプを樽状に押しつぶして固化させた場合
に比べて溶融金属の横断面積に対する接続高さ比が増大
するので、耐熱疲労性に優れたチップ部品と基板との接
続構造を低コストで実現することができる。

【００５１】なお、上記実施例装置ではボンディングス
テージ３１側にＺ軸方向の微調整機構４１が備えられて
いるが、代替的にボンディングツール３４側に同様の微
調整機構を設けてもよい。また、パルスモータとロード
セル等の圧力センサとを用いて加圧機構および減圧機構
を構成してもよく、さらに、フィルム基板１１を下から
チップ部品２１に向けて押圧するように、ボンディング
ステージ３１とボンディングツール３４を上記実施例と
は上下反対に配置してもよい。また、基板としてセラミ
ック基板、ガラス基板、樹脂基板等を用いる場合、基板
をボンディングツールに保持させるとともに、該基板を
チップ部品に向けて押圧させるように構成してもよい。

【００５２】

【発明の効果】以上の説明から明かなように、請求項１
に記載の構成によれば、配線ピッチ間隔の短縮化による
高密度接続が可能で低コストで信頼性の高いチップ部品
と基板との接続構造を提供することができる。

【００５３】また、請求項４および請求項６に記載の構
成によれば、高密度接続が可能で信頼性の高いチップ部
品と基板との接続構造を低コストで実現できるチップ部
品と基板との接続方法を提供することができる。

【００５４】さらに、請求項７および請求項９に記載の
構成によれば、高密度接続が可能で信頼性の高いチップ
部品と基板との接続構造を低コストで実現できるチップ
部品と基板とを接続するための接続装置を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明に従うチップ部品と基板との接続構
造の一実施例を示す概略側面図。

【図２】　　図１に示す接続構造を上方より見た概略平
面図。

【図３】　　図１に示す接続構造のチップ部品を樹脂で
封止した例を示す概略側面図。

【図４】　　図１に示す接続構造の基板上の配線導体と
チップ部品との間の半田接続関係を示す要部斜視図。

【図５】　　従来のチップ部品と基板との接続構造にお
ける基板上の配線導体とチップ部品との接続状態を示す
要部斜視図であって、（ａ）　はリフロー方式の半田接
続方法で形成された接続構造例を示し、（ｂ）　は金バ
ンプを用いた熱圧着法で形成された接続状態を示す。

【図６】　　本発明に従うチップ部品と基板との接続方
法の一実施例を示す工程説明図。

【図７】　　チップ部品と基板との接続方法の比較例を
示す工程説明図。

【図８】　　本発明に従うチップ部品と基板とを接続す
るための接続装置の一実施例を示す要部概略斜視図。

【図９】　　図８に示す装置でチップ部品上の溶融金属
バンプと基板上の配線導体とを圧接させた状態を概略的
に示す一部断面側面図。

【図１０】　　図８に示す装置でチップ部品上の溶融金
属バンプと基板上の配線導体とを接続するまでの作業工
程を示す工程説明図。

【図１１】　　接続装置の比較例においてチップ部品上
の溶融金属バンプと基板上の配線導体とを接続するまで
の作業工程を示す工程説明図。

【符号の説明】

１１　　フィルム基板　　　　　　　　　　　　　　１
２　　配線導体２１　　チップ部品　　　　　　　　　
　　　　　　　２２　　接続パッド２３　　半田バンプ
　　　　　　　　　　　　　　　　３１　　ボンディン
グステージ ３４　　ボンディングツール　　　　　　　　３５　　
加圧シリンダ（加圧機構） ３７　　パルスヒート加熱部　　　　　　　　４１　　
Ｚ軸微調整機構 ４３　　第１切換弁　　　　　　　　　　　　　　　　
４４　　第２切換弁（減圧機構）

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　溶融金属バンプを介してチップ部品と
   基板上の配線導体とを接続するチップ部品と基板との接
   続構造において、前記溶融金属バンプが前記チップ部品
   と前記基板との間で略直胴状若しくは鼓状をなして固化
   していることを特徴とする基板とチップ部品との接続構
   造。
2. 【請求項２】　　溶融金属バンプが半田バンプである請
   求項１記載の接続構造。
3. 【請求項３】　　基板がフィルム状基板、セラミック基
   板、ガラス基板又は樹脂基板の何れかである請求項１記
   載の接続構造。
4. 【請求項４】　　チップ部品上若しくは基板上の配線導
   体上に形成された溶融金属バンプを介してチップ部品と
   基板上の配線導体とを当接させ、溶融金属バンプを加熱
   し溶融させた後に冷却し固化させることにより、チップ
   部品と基板上の配線導体とを溶融金属バンプを介して接
   続するチップ部品と基板との接続方法において、前記溶
   融金属バンプの溶融時にチップ部品と基板との間のギャ
   ップを溶融前の溶融金属バンプの高さ寸法以上に調節す
   ることを特徴とするチップ部品と基板との接続方法。
5. 【請求項５】　　前記溶融金属バンプの溶融時に、溶融
   金属バンプが略直胴状若しくは鼓状をなすようにチップ
   部品と基板との間のギャップを調節することを特徴とす
   る請求項４記載の接続方法。
6. 【請求項６】　　チップ部品上又は基板上の配線導体上
   に形成された溶融金属バンプを介してチップ部品と基板
   上の配線導体とを当接させ、溶融金属バンプを加熱し溶
   融させた後に冷却し固化させることにより、チップ部品
   と基板上の配線導体とを溶融金属バンプを介して接続す
   るチップ部品と基板との接続方法において、前記溶融金
   属バンプを介した前記チップ部品と前記配線導体との当
   接時に前記溶融金属バンプに所定の加圧力を加えて全て
   の溶融金属バンプを同一高さとし、その後前記溶融金属
   バンプを溶融温度へと加熱する前に前記加圧力を減圧し
   若しくは無加圧状態にすることを特徴とするチップ部品
   と基板との接続方法。
7. 【請求項７】　　チップ部品と基板のうちの一方を保持
   するボンディングステージと、チップ部品と基板のうち
   の他方を押圧し、チップ部品上又は基板の配線導体上に
   形成された溶融金属バンプを介してチップ部品と基板上
   の配線導体とを当接させるボンディングツールと、チッ
   プ部品又は基板のうちの少なくとも一方を介して溶融金
   属バンプを溶融温度まで加熱する加熱部とを備え、前記
   ボンディングステージ又は前記ボンディングツールが、
   溶融金属バンプの溶融時にチップ部品と基板との間のギ
   ャップを溶融前の溶融金属バンプの高さ寸法以上に調節
   するための微調整機構を備えていることを特徴とする、
   チップ部品と基板とを接続するための接続装置。
8. 【請求項８】　　前記ボンディングツールが溶融金属バ
   ンプの頂部に所定の加圧力を加える加圧機構と、溶融金
   属バンプが溶融温度へと加熱される前に加圧機構の加圧
   力を減圧し若しくは無加圧状態にする減圧機構とを備え
   ている請求項７記載の接続装置。
9. 【請求項９】　　チップ部品と基板のうちの一方を保持
   するボンディングステージと、チップ部品と基板のうち
   の他方を押圧し、チップ部品上又は基板上の配線導体上
   に形成された溶融金属バンプを介してチップ部品と基板
   上の配線導体とを当接させるボンディングツールと、チ
   ップ部品又は基板のうちの少なくとも一方を介して溶融
   金属バンプを溶融温度まで加熱する加熱部とを備え、前
   記ボンディングツールが溶融金属バンプの頂部に所定の
   加圧力を加える加圧機構と、溶融金属バンプが溶融温度
   へと加熱される前に加圧機構の加圧力を減圧し若しくは
   無加圧状態にする減圧機構とを備えていることを特徴と
   するチップ部品と基板のための接続装置。