JPH1140612A - バンプ付電子部品のボンディング方法 - Google Patents

バンプ付電子部品のボンディング方法

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JPH1140612A
JPH1140612A JP9196701A JP19670197A JPH1140612A JP H1140612 A JPH1140612 A JP H1140612A JP 9196701 A JP9196701 A JP 9196701A JP 19670197 A JP19670197 A JP 19670197A JP H1140612 A JPH1140612 A JP H1140612A
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Kazuo Arikado
一雄 有門
Masafumi Hisaka
雅史 桧作
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • HELECTRICITY
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    • H10W72/00Interconnections or connectors in packages
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    • H10W72/0711Apparatus therefor
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 バンプの表面は円滑な球面ではなく凹凸のあ
る粗面であり、これがボンディングされる電極との間に
微小なすき間が生じてボンディング不良になりやすい。
そこでその表面に凹凸のあるバンプをワークの電極にし
っかりボンディングできるバンプ付電子部品のボンディ
ング方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 第1工程では、バンプ31を小さな荷重
で電極33に押しつけ、強い超音波振動を加える。これ
によりバンプ31と電極33の接触面を機械摩擦により
クリーニングしながら平滑化する。第2工程では荷重を
大きくするとともに超音波振動力を小さくする。これに
よりバンプ31と電極33の間のすき間Gを押しつぶし
て接触面積を拡大し、バンプを電極にしっかりボンディ
ングする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、バンプ付電子部品
のバンプを基板などのワークの電極にボンディングする
バンプ付電子部品のボンディング装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】フリップチップなどのバンプ付電子部品
を基板などのワークに実装する方法として、吸着ツール
を用いる方法が知られている。この方法は、吸着ツール
の下面に真空吸着されたバンプ付電子部品のバンプをワ
ークの電極に押し付けてボンディングするものであり、
この場合、ボンディング効果を高めるために、吸着ツー
ルに超音波振動を付与することが知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、バンプの表
面は円滑な球面ではなく凹凸のある粗面である。このた
めバンプがボンディングされたワークの電極表面との間
に微小なすき間が生じ、ボンディング性や導電性が低下
しやすいという問題点があった。
【0004】したがって本発明は、その表面に凹凸のあ
るバンプをワークの電極にしっかりボンディングできる
バンプ付電子部品のボンディング方法を提供することを
目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明のバンプ付電子部
品のボンディング方法は、吸着ツールに保持されたバン
プ付電子部品のバンプをワークの電極に着地させ、バン
プ付電子部品に大きな超音波振動を付与しながら小さな
荷重を付与することにより、バンプと電極の接触面を機
械摩擦によりクリーニングしながら平滑化する第1工程
と、次いでバンプ付電子部品に付与する超音波振動を小
さくするとともに荷重を大きくすることにより、バンプ
と電極の間のすき間を押しつぶして接触面積を拡大し、
バンプを電極にボンディングする第2工程と、を含む。
【0006】
【発明の実施の形態】上記構成の本発明によれば、バン
プと電極の接触面を機械摩擦によりクリーニングしなが
ら平滑化した後、バンプと電極の間のすき間を押しつぶ
して接触面積を拡大し、バンプを電極にしっかりボンデ
ィングできる。
【0007】以下、本発明の実施の形態を図面を参照し
て説明する。図1は、本発明の一実施の形態のバンプ付
電子部品のボンディング装置の正面図、図2は同バンプ
付電子部品のボンディング工程図、図3は同バンプ付電
子部品のバンプのボンディング中の部分拡大図、図4
(a)は同バンプ付電子部品の荷重の経時変化図、図4
(b)は同バンプ付電子部品の超音波振動力の経時変化
図である。
【0008】まず、図1を参照してバンプ付電子部品の
圧着装置の全体構造を説明する。1は支持フレームであ
って、その前面には第1昇降板2と第2昇降板3が昇降
自在に設けられている。第1昇降板2にはシリンダ4が
装着されており、そのロッド5は第2昇降板3に結合さ
れている。第2昇降板3にはボンディングヘッド10が
装着されている。支持フレーム1の上面にはZ軸モータ
6が設けられている。Z軸モータ6は垂直な送りねじ7
を回転させる。送りねじ7は第1昇降板2の背面に設け
られたナット8に螺合している。したがってZ軸モータ
6が駆動して送りねじ7が回転すると、ナット8は送り
ねじ7に沿って上下動し、第1昇降板2や第2昇降板3
も上下動する。
【0009】図1において、基板32は基板ホルダ34
上に載せられており、基板ホルダ34はテーブル35上
に載せられている。テーブル35は可動テーブルであっ
て、基板32をX方向やY方向へ水平移動させ、基板3
2を所定の位置に位置決めする。
【0010】42はカメラであって、一軸テーブル43
に装着されている。44はカメラ42から前方へ延出す
る鏡筒である。カメラ42を一軸テーブル43に沿って
前進させ、鎖線で示すように鏡筒44の先端部を吸着ツ
ール22の下面に吸着して保持されたフリップチップ3
0と基板32の間に位置させ、その状態でフリップチッ
プ30と基板32の位置をカメラ42で観察する。そし
てこの観察結果によりフリップチップ30と基板32の
相対的な位置ずれを検出する。検出された位置ずれは、
テーブル35を駆動して基板32をX方向やY方向へ水
平移動させることにより補正し、これによりフリップチ
ップ30のバンプ31と基板32の電極33(図2)の
位置合わせがなされる。
【0011】図1において、50は主制御部であり、モ
ータ駆動部51を介してZ軸モータ6を制御し、またテ
ーブル制御部52を介してテーブル35を制御し、また
認識部53を介してカメラ42に接続されている。また
シリンダ4は荷重制御部54を介して主制御部50に接
続されており、シリンダ4のロッド5の突出力すなわち
圧着ツール22でフリップチップ30を基板32に押し
付ける力が制御される。本実施の形態では、シリンダ4
としてエアーシリンダを用い、また荷重制御部54とし
て主制御部50によって空気圧をデジタル的に制御する
電空レギュレータを用いている。
【0012】図1において、ボンディングヘッド10は
本体11を主体にしており、本体11の下部に圧着ユニ
ット12が設けられている。圧着ユニット12は棒状の
ホーン21を主体としており、ホーン21の中央部にフ
リップチップ30を真空吸着して保持する吸着ツール2
2を有している。またホーン21には超音波振動手段と
しての圧電素子19が装着されている。圧電素子19
は、超音波振動子駆動部55で駆動される。
【0013】このバンプ付電子部品のボンディング装置
は上記のように構成されており、次に全体の動作を説明
する。図1において、吸着ツール22の下面にフリップ
チップ30を保持し、フリップチップ30を基板32の
上方に位置させる。そこで鏡筒44を前進させてカメラ
42でフリップチップ30と基板32の画像を入手し、
認識部53へ画像データが送られる。認識部53はこの
画像データからフリップチップ30と基板32の相対的
な位置ずれを検出して主制御部50へ出力し、主制御部
50はこの検出結果にしたがってテーブル制御部52に
指令を送りテーブル35を駆動して、基板32を水平移
動させて位置ずれを補正する。
【0014】次にZ軸モータ6が駆動してボンディング
ヘッド10は下降し、フリップチップ30のバンプ31
を基板32の電極33上に着地させ、シリンダ4を駆動
して荷重付与を開始する(図2(a)および図4(a)
のタイミングt1)。次にシリンダ4による荷重を徐々
に増大させてバンプ31を電極33に徐々に強く押しつ
けるとともに、吸着ツール22の超音波振動を開始する
(図4(b)のタイミングt2)。
【0015】図4に示すように、シリンダ4の押圧力に
よりバンプ31に加えられる荷重はt1からt3まで徐
々に増大される。またその間(t2〜t3の間)、バン
プ31には強い超音波振動力F1が加えられる。このt
1〜t3は第1工程であって、バンプ31は強く超音波
振動することにより、図3(a)においてバンプ31と
電極33の接触面は機械的に摩擦され、これによりこの
接触面は強くクリーニングされながら平滑化される。な
お図3(a)は第1工程の開始当初の状態を示すもので
あって、図示するように、バンプ31や電極33の表面
は粗面であって凹凸があり、両者の間には微小なすき間
Gが存在する。またバンプ31や電極33の表面には酸
化膜などの汚れが生じやすい。ただし金バンプや金電極
の場合は酸化膜は生じない。図2(b)は、上記した第
1工程を示している。
【0016】図4(a)において、t3からt4までの
第2工程では大きな荷重の付与が継続され、また超音波
振動力はF1からF2に減力される。これにより上記す
き間Gは押しつぶされてバンプ31と電極33の接触面
積は拡大し(図3(b))、かつ両者の接合部は融合
し、あるいは合金が生じる(図2(c))。ハッチング
を付した部分34は融合部若しくは合金部である。次い
で、タイミングt4で荷重付加と超音波振動付与は停止
され、ボンディング作業は終了する。
【0017】
【発明の効果】本発明によれば、バンプや電極の表面を
クリーニングし、またバンプの表面の凸凹を押しつぶし
ながら、バンプを基板の電極にしっかりボンディングす
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態のバンプ付電子部品のボ
ンディング装置の正面図
【図2】本発明の一実施の形態のバンプ付電子部品のボ
ンディング工程図
【図3】本発明の一実施の形態のバンプ付電子部品のバ
ンプのボンディング中の部分拡大図
【図4】(a)本発明の一実施の形態のバンプ付電子部
品の荷重の経時変化図 (b)本発明の一実施の形態のバンプ付電子部品の超音
波振動力の経時変化図
【符号の説明】
22 吸着ツール 30 フリップチップ 31 バンプ 32 基板 33 電極 G すき間

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】吸着ツールに保持されたバンプ付電子部品
    のバンプをワークの電極に着地させ、バンプ付電子部品
    に大きな超音波振動を付与しながら小さな荷重を付与す
    ることにより、バンプと電極の接触面を機械摩擦により
    クリーニングしながら平滑化する第1工程と、次いでバ
    ンプ付電子部品に付与する超音波振動を小さくするとと
    もに荷重を大きくすることにより、バンプと電極の間の
    すき間を押しつぶして接触面積を拡大し、バンプを電極
    にボンディングする第2工程と、を含むことを特徴とす
    るバンプ付電子部品のボンディング方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US8430483B2 (en) 2009-03-30 2013-04-30 Brother Kogyo Kabushiki Kaisha Liquid discharge device and manufacturing method thereof
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