CN104798187A - 倒装接合方法、和特征在于包含该倒装接合方法的固体摄像装置的制造方法 - Google Patents

倒装接合方法、和特征在于包含该倒装接合方法的固体摄像装置的制造方法 Download PDF

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Abstract

在使电子元器件(1)的电极隔着凸点(2)与基板(4)的电极(5)接合时，仅施加凸点(2)的主体材料的屈服应力以上的第一压力，之后，降低或停止第一压力的施加，接着，对凸点(2)施加规定的超声波振动，并分阶段地施加压力直至成为凸点(2)的主体材料的屈服应力以上的第二压力。

Description

倒装接合方法、和特征在于包含该倒装接合方法的固体摄像装置的制造方法
技术领域
本发明涉及使电子元器件的电极隔着凸点电极与基板的连接端子接合的倒装接合方法、和特征在于包括该倒装接合方法的固体摄像装置的制造方法。
背景技术
在现有技术中，作为将半導体元件和固体摄像元件等电子元器件安装于电路基板和封装载体等的基板上的方法，使用引线接合法。引线接合法是将极细的导线的两端分别接合于电子元器件的电极和基板的电极而获得電连接的方法。
但是，近年来，开始使用生产效率更高的倒装接合方法。倒装接合方法是，利用作为具有导电性的连接部材的凸点(凸点电极)，将电子元器件的电极与基板的电极(接合端子)接合的方法。在倒装接合方法中，能够经由凸点将多个接合部位一并接合，因此与基本上将接合部位逐一按顺序利用极细导线进行接合的引线接合方法相比，具有生产效率高的优点。此外，在倒装接合方法中，作为基板的接合端子的电极的配置不限定于电子元器件的周辺，因此能够大幅增加接合端子的数量，并且能够减小电子元器件的安装面积，而且还能够缩短电路的配线长度。因此，倒装接合方法适于电子元器件的高密度安装和高速安装等。
作为倒装接合方法的具体的方式，有隔着导电性膏等中间材料将凸点与基板的电极接合的方式，或者通过热压接或同时使用超声波的热压接将凸点与基板的电极直接接合的方式等。在后者的方式中，由于能够省略中间材料，因此具有工序数少，而且能够缩短接合时间的优点。因此，最近作为倒装接合方法，多使用与超声波一起使用的热压接(超声波倒装接合方法)。
在超声波倒装接合方法中，一般在使凸点承担固定载荷的状態下施加超声波振动，进行凸点与基板的电极的接合。
在该超声波倒装接合方法中，存在接合强度不充分、电连接缺乏可靠性的问题。于是，为了解决上述的问题，一般已知有将施加于凸点的载荷和所施加的超声波的功率分别分阶段地增大，将凸点与基板的电极接合的方法。在该接合方法中，载荷的承受和超声波的施加同时开始，因此在凸点的前端还没充分压瘪的状态下施加超声波。即，在几乎没有进行凸点与基板的电极的接合的状态下施加超声波，因此伴随来自超声波振动件的超声波振动，电子元器件与基板相滑动。由此，电子元器件移动，电子元器件与基板的相对位置发生偏移。在这样的状态下，如果进一步使承受的载荷増加，并且使超声波功率増大，则存在凸点与基板的电极的抵接部在发生位置偏移的状态下被接合的问题。
于是，专利文献1和2公开了使凸点与基板的电极的抵接状态均匀，以进行接合强度优异的接合的方案。图6表示专利文献1中公开的接合方法中的所承受的载荷量和超声波功率状态的推移。图6中的(a)表示承受的载荷量的推移，(b)表示施加的超声波的功率状态的推移。如图6所示，在专利文献1公开的接合方法中，包括：一边对电子元器件的突出电极增加施加载荷，一边将突出电极抵接于衬垫电极的第一工序；对突出电极一边增加施加载荷，一边施加超声波振动，使突出电极熔接于衬垫电极的第二工序；和对突出电极一边施加一定载荷，一边施加超声波振动使突出电极熔接于衬垫电极的第三工序。并记载了如下内容：由此，即使在存在基板的高低差以及在各凸点间存在高度的偏差的情况下，也能够使凸点与基板的电极的抵接状态均匀，能够进行接合强度优异的接合。
进而，专利文献2公开包括如下工序的接合方法：一边施加超声波，一边使接合工具以规定的速度下降，控制凸点的坍塌速度的第一工序；和在第一工序后，一边施加超声波，一边对接合工具施加规定的推压载荷，将凸点接合于被接合面的第二工序。并记载了如下内容：由此，能够逐渐压溃凸点，能够使超声波振动充分作用于接合面，其结果是，能够提高接合强度。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本国公开专利公报“特开2002－43354号公报(2002年2月8日公开)”
专利文献2：日本国公开专利公报“专利第4548059号公报(2010年9月22日发行)”
发明内容
发明要解決的问题
在专利文献1所公开的接合方法中，对凸点一边施加载荷一边施加超声波振动，因此在施加超声波振动的瞬间凸点的刚性发生变化而降低。因此，在刚施加超声波振动之后的非常短的时间(数msec)内存在凸点急剧坍塌的倾向。此时，不能使充分的超声波振动充分地作用于坍塌的部分，因此与基板并不充分地接合。即，由于作为最开始坍塌的部分的凸点中央部不充分地接合，因此存在接合强度弱的问题。
此外，在专利文献2公开的接合方法中，由于存在凸点中央部被接合的可能性，因此能够期待利用专利文献1公开的接合方法提高接合强度。但是，在各凸点间的高度存在偏差，或基板有翘曲的情况下，各凸点对基板的各电极(接合端子)的推压状态不均匀。因此，结果是，凸点和基板的各个电极的接合状态不同，难以确保稳定的接合状态和可靠性。
进而，伴随各种电子元器件的小型化，存在电极间距不断微小化的倾向。为了应对这种倾向，伴随凸点直径的小径化，凸点的高度变低。但是，当凸点的高度变低时，显著地受到电子元器件所使用的基板的翘曲的影响，电子元器件与基板的间隙部分变窄。因此，在倒装接合后的密封工序中，电子元器件与基板的间隙中的密封树脂的流动性变差，存在残留气泡的缺点。
于是，本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的是，提供使电子元器件的电极隔着凸点电极与基板的连接端子接合时的抵接状态均匀，并且能够得到良好的接合强度的倒装接合方法，和特征在于包括该倒装接合方法的固体摄像装置的制造方法。
用于解决问题的技术方案
本发明的一个方式的倒装接合方法，是使电子元器件的电极隔着凸点电极与基板的连接端子接合的倒装接合方法，为了解决上述问题，其特征在于，包括：进行上述电子元器件与上述基板的对位的对位工序；在上述对位工序之后，一边对上述电子元器件的电极和上述基板的连接端子的至少任一方进行加热，一边使上述电子元器件的电极隔着上述凸点电极与上述基板的连接端子接触的接触工序；在上述接触工序之后，对上述凸点电极不施加超声波振动而施加构成上述凸点电极的主体材料(bulk material)的屈服应力以上的第一压力，由此使上述凸点电极的一部分变形的第一施加工序；使上述第一压力的施加降低或停止的降低/停止工序；和在上述降低/停止工序之后，对上述凸点电极一边施加规定的超声波振动，一边分阶段地施加压力直至成为构成上述凸点电极的主体材料的屈服应力以上的第二压力的第二施加工序。
本发明的一个方式的固体摄像装置的制造方法，为了解决上述问题，其特征在于包括上述倒装接合方法。
本发明的其他目的、特征和优异之处，根据以下所述的记载可充分明白。此外，本发明的优点通过参照附图进行的以下说明会变得明白。
发明的効果
根据本发明的一个方式的倒装接合方法，通过在第一施加工序使凸点电极变形，能够使凸点电极的高度一致，使凸点电极为与各个基板的翘曲相适合的高度。即，关于各凸点电极间的高度偏差、各个基板的翘曲、基板间的翘曲的偏差，由于在第一施加工序使凸点电极直接与基板接触，因此能够使各凸点电极间的高度的偏差和基板的翘曲一同抵消，使凸点电极的高度一致，抑制各凸点电极间的高度的偏差。特别是在本发明的一个方式中，由于没有对凸点电极施加超声波振动，因此能够避免因超声波振动而发生的凸点电极的刚性的降低导致的过度的变形。
而且，根据本发明的一个方式的倒装接合方法，在开始对凸点电极施加超声波振动的时刻，由于凸点电极的前端部的一部分已经变形，所以在施加超声波振动的瞬间不用担心凸点电极会急剧坍塌。结果是，即使对凸点电极施加超声波振动，也能够在凸点电极与基板的连接端子之间确保充分的接触面积，因此能够在凸点电极与基板的连接端子之间有效地产生有助于接合的新产生面，形成良好的接合面。因此，各凸点电极相对于基板的各连接端子的推压状态变得均匀，能够使超声波振动充分地作用于所有的凸点电极，在凸点电极与基板的连接端子之间能够实现强的接合。通过以上方式，与现有技术的倒装接合方法相比，生产率高，无论各凸点电极间的高度的偏差和基板的翘曲的如何，即使电子元器件的电极微小，也能够在凸点电极与基板的连接端子之间形成良好的接合面，能够确保高的连接可靠性和高品质。
附图说明
图1中的(a)是表示本发明的一个实施方式的对位工序时的凸点的状态的图，图中的(b)是表示本发明的一个实施方式的接触工序时的凸点的状态的图，图中的(c)是表示本发明的一个实施方式的第一施加工序时的凸点的状态的图。
图2是本发明的一个实施方式的倒装接合装置的概略图。
图3图中的(a)是表示本发明的一个实施方式的倒装接合前的凸点的状态的图，图中的(b)是表示本发明的一个实施方式的第一施加工序后的凸点的状态的图，图中的(c)是表示本发明的一个实施方式的第二施加工序后的凸点的状态的图。
图4表示本发明的一个实施方式的倒装接合方法中的施加压力和施加超声波振动的推移，图中的(a)表示施加的压力的推移，图中的(b)表示施加的超声波振动振幅的推移。
图5中的(a)是表示本发明的一个实施方式的倒装接合前的双层凸点的状态的图，图中的(b)是表示本发明的一个实施方式的第一施加工序后的双层凸点的状态的图，图中的(c)是表示本发明的一个实施方式的第二施加工序后的凸点的状态的图。
图6是表示现有技术的接合方法中的承受载荷量和超声波功率状态的推移的图，图中的(a)表示承受载荷量的推移，图中的(b)表示施加的超声波的功率状态的推移。
具体实施方式
基于附图，对本发明的实施方式进行详细说明。另外，在以下的说明中，对于表示相同的功能和作用的部材，标注相同的附图标记，省略说明。
(倒装接合的概略)
本实施方式提供，对半導体元件和固体摄像元件等电子元器件的电极与电路基板以及封装载体等的基板的电极(接合端子)隔着凸点(凸点电极)进行同时使用超声波的倒装接合，从而将电子元器件的电极与基板的接合端子接合的方法(超声波倒装接合方法)。首先，对本实施方式的倒装接合的概略，参照图2进行说明。图2是本实施方式的倒装接合装置10的概略图。
如图2所示，本实施方式的倒装接合装置10具有：一边吸附保持电子元器件1，一边在上下左右方向移动电子元器件1的工具3；用于载置基板4的载置台9；驱动工具3的工具驱动部11；驱动载置台9的载置台驱动部12；产生规定的超声波振动的超声波振动件13；和对工具驱动部11、载置台驱动部12和超声波振动件13进行控制的控制系统16。工具3上下左右移动而对载置台9推压电子元器件1，由此能够对该电子元器件1施加压力。此时，载置台9也可以构成为能够上下左右移动。工具驱动部11受到来自控制系统16的控制，使工具3上下左右移动。同样，载置台驱动部12受到来自控制系统16的控制，使载置台9上下左右移动。此外，利用超声波振动件13对电子元器件1施加的超声波振动，由控制系统16控制。
工具3具有未图示的加热机构，能够将由工具3吸附保持的电子元器件1加热至规定温度。同样，载置台9也具有未图示的加热机构，能够将载置台9上载置的基板4加热至规定温度。另外，加热机构不是必须设置于工具3和载置台9双方，设置于至少任一方即可。
在本实施方式的倒装接合装置10中，对由工具3吸附保持的电子元器件1与载置在载置台9上的基板4进行对位，将设置于电子元器件1的电极与设置于基板4的电极隔着凸点进行接合。基板4在中央具有开口部，该基板4的电极与开口部相比设置在内侧。在倒装接合装置10中，控制系统16控制工具驱动部11使工具3在上下左右移动，由此，使电子元器件1的位置与基板4的开口部的位置一致，控制系统16控制工具驱动部11使工具3进一步向载置台9侧下降，由此，使电子元器件1对载置台9推压。由此，将设置在基板4的开口部的内侧的电极与电子元器件1的电极接合。另外，电子元器件1的电极与基板4的电极隔着凸点接合，该凸点预先形成于电子元器件1的电极或基板4的电极。在以下说明中，以凸点预先形成于电子元器件1的电极的情况进行说明。
详细情况在后面叙述，在倒装接合装置10中，首先控制系统16控制工具驱动部11，使吸附保持有电子元器件1的工具3向载置台9侧下降，其中，该电子元器件1具有形成有凸点的电极，由此，使电子元器件1对载置台9推压，对凸点施加一定的压力，进行凸点的平坦化。此处，所谓凸点的平坦化，是指通过对设置于电子元器件1的电极与基板4的电极之间的多个凸点施加压力而使之产生微小的塑性变形的操作。由此，能够使在微观上不同的多个凸点的尺寸一致。之后，控制系统16再次控制工具驱动部11，使工具3暂且先向上方上升。之后，使工具3向载置台9侧下降，由此，使平坦化后的凸点再次与基板4的电极接触，一边使电子元器件1对载置台9推压，对凸点分阶段地施加压力，一边使控制系统16通过超声波振动件13向凸点施加规定的超声波振动，由此，将凸点与基板的电极接合。
(各部材的详细情况)
在电子元器件形成的电极，通过在电子元器件的安装面上通过溅射等形成由例如铝(Al)－硅(Si)构成的导电层。在电子元器件形成的电极的尺寸，例如大小为70μm见方，厚度为1μm。另外，电子元器件的大小为比基板的开口部稍微大的大小。
凸点是在形成于电子元器件的电极上利用例如金(Au)线形成为球形状而得到的球形凸点。凸点的尺寸，例如直径为60μm，高度为约40μm～45μm。凸点，由于在电子元器件的电极上形成时的误差，其高度并不均匀，在各个凸点间高度存在偏差。
基板是中央开口的基板。该开口部，在电子元器件为固体摄像元件的情况下，是比像素区域大的开口。基板既可以是陶瓷基板，也可以是由玻璃布环氧树脂、玻璃布环氧树脂、芳族聚酰胺纤维无纺布环氧树脂和液晶聚合物树脂等绝缘材料构成的有机基板。在为陶瓷基板的情况下，在基板上形成的电极(接合端子)，通过在基板上形成的钨(W)等的配线上依次镀覆例如镍(Ni)和Au而形成。另外，在电极的最表层镀覆的Au，例如通过无电解镀覆法镀为0.5μm厚。
(倒装接合方法的详细情况)
本实施方式的倒装接合方法包括以下的工序：
(a)进行电子元器件与基板的对位的对位工序；
(b)在对位工序之后，一边从电子元器件和基板中的至少一方一侧进行加热，一边使电子元器件的电极隔着凸点(凸点电极)与基板的电极(连接端子)接触的接触工序；
(c)在接触工序之后，对凸点不施加超声波振动，而施加构成凸点的主体材料的屈服应力以上的第一压力，由此使凸点的一部分变形的第一施加工序；
(d)降低或停止第一压力的施加的降低/停止工序；和
(e)在降低/停止工序之后，对凸点一边施加规定的超声波振动，一边分阶段地施加压力直至成为构成凸点的主体材料的屈服应力以上的第二压力为止的第二施加工序。
参照图1、图3和图4，对以上的各工序详细进行说明。图1中的(a)是表示对位工序时的凸点的状态的图，(b)是表示接触工序时的凸点的状态的图，(c)是表示第一施加工序时的凸点的状态的图。图3中的(a)是表示倒装接合前的凸点的状态的图，(b)是表示第一施加工序后的凸点的状态的图，(c)是表示第二施加工序后的凸点的状态的图。图4表示本实施方式的倒装接合方法中的施加压力和施加超声波振动的推移，(a)表示施加的压力的推移，(b)表示施加的超声波振动振幅的推移。
首先，如图1中的(a)所示，准备在电极上形成有凸点2的电子元器件1和基板4。具体而言，倒装接合装置10的工具3吸附保持电子元器件1，在载置台上载置基板4。这时的凸点2的放大图如图3中的(a)所示。如图3中的(a)所示，凸点2是形成于电子元器件1的电极上的状态，具有高度H的突起。此处，在凸点2上，利用在形成球形凸点时使用的毛细管(capillary)，形成第一台阶部2a～第三台阶部2c。第一台阶部2a是与凸点2的基座部相当的台阶部，第二台阶部2b是具有通过毛细管形成的形状的台阶部，第三台阶部2c是揪断金线凸点而形成的前端部，是具有通过所使用的毛细管形成的形状的台阶部。
接着，在电子元器件被工具3吸附保持的状态下，控制系统16控制工具驱动部11使工具3上下左右移动，由此进行电子元器件1与载置在载置台上的基板4的对位(对位工序)。详细而言，使电子元器件1的位置与基板4的开口部的位置一致，使设置在电子元器件1上的凸点2与设置在基板4上的电极5相对。
在此状态下控制系统16控制工具驱动部11，使工具3向载置台9侧下降，由此，如图1中的(b)所示，使电子元器件1的电极隔着凸点2与基板4的电极5接触(接触工序)。此时，通过设置在工具3和载置台9的至少一方的加热机构，将电子元器件1的电极和基板4的电极5的至少一方加热至规定的温度。
然后，控制系统16控制工具驱动部11使工具3进一步向载置台9侧下降，由此，如图1中的(c)所示，通过使电子元器件1对载置台9进行推压，对该电子元器件1的凸点2施加构成凸点2的主体材料的屈服应力以上的第一压力(第一施加工序)。所谓屈服应力，是屈服点(当使施加至物体的外力逐渐增大时，物体的变形急速増加，几乎不伴随应力的变化而产生永久变形的点)的应力。此时，控制系统16控制工具驱动部11，通过工具3对凸点2施加时间T1的第一压力F1(图4中的(a))，而控制系统16控制超声波振动件使其不对凸点2施加超声波振动(图4中的(b))。通过该工序，使在电子元器件1的各电极上形成的所有凸点2的一部分变形。这时的凸点2的放大图如图3中的(b)所示。如图3中的(b)所示，凸点2的前端部(第三台阶部2c)的一部分坍塌。由于在电子元器件1的电极上形成凸点2时的誤差，各个凸点2间的高度产生偏差，或者基板4发生翘曲。而在本实施方式中，通过在第一施加工序使凸点2变形，能够使凸点2的高度一致，将凸点2形成为适合于基板4的翘曲的高度。也就是说，即使各凸点2间的高度发生偏差，或者基板4发生翘曲，也能够使电子元器件1的各凸点2间的高度偏差和基板4的翘曲一同抵消，能够使凸点2的高度一致，抑制各凸点2间的高度发生偏差。特别是在本实施方式中，由于未对凸点2施加超声波振动，因此能够避免由于超声波振动而导致凸点2的刚性降低进而导致发生过度的变形。进一步，关于电子元器件1内的所有凸点2与基板4的电极5的接合面，能够确保两者的接触面积，结果是，能够在整个接合面施加有效的超声波振动。
这时优选：通过工具3对凸点2施加的第一压力F1是，使凸点2的从前端起的大致三分之一的长度的部分变形的压力，也就是使凸点2的前端部变形至凸点2的高度成为2/3H的压力。更具体而言，优选使与基板4的翘曲最大的部分相对的凸点2的高度变形1/3以上。由此，能够在充分地确保凸点2的高度的同时确保平坦化后的凸点2与基板4的电极5的充分的接触面积，并且能够使凸点2平坦化。具体而言，通过施加第一压力，在凸点2与基板4的电极5之间，使凸点2的高度方向和宽度方向的变形中心被固定。如果该固定不充分，则会产生相对于超声波振动方向的偏移，使凸点2发生倾斜，在各个凸点2之间形状变得不均匀，电子元器件1的电极与基板4的电极5的接合变得不稳定。对此，利用第一施加工序使凸点2变形，由此能够形成电子元器件1的电极与基板4的电极5之间的牢固的接合面。
此外，由于凸点2的高度被充分確保，因此能够防止受到基板4的翘曲的影响而使电子元器件1与基板4的间隙局部地变窄的情况。即，在倒装接合后的密封工序中，能够防止电子元器件1与基板4的间隙中的密封树脂的流动性变差而残留气泡的问题。例如，在凸点2为Au的情况下，优选对一个凸点2施加0.25N～0.3N。
在第一施加工序之后，通过控制系统16控制工具驱动部11使工具3向载置台9的相反侧上升，降低或停止电子元器件1对载置台9的推压，由此降低或停止对该电子元器件1的凸点2的第一压力F1的施加(降低/停止工序)。使该降低/停止工序持续时间T2(图4中的(a))。通过暂且降低或停止第一压力F1的施加，在后述的第二施加工序中，在形成于凸点2的平坦化面，能够通过超声波振动振幅有效地产生主体材料的新产生面，凸点2的整个面被贴合。此处，如果不降低或停止第一压力F1的施加，则平坦化后的凸点2的中央部难以被接合，仅凸点2的周围被接合。因此，以上的第一施加工序以及降低/停止工序，是为了在与基板4的电极5的形状相仿的凸点2、与该基板4的电极5之间形成良好的接合面，加强凸点2与基板4的电极5之间的接合强度所必须的工序。
接着，控制系统16一边使超声波振动件对电子元器件1的凸点2施加规定的超声波振动，一边控制工具驱动部11使工具3再次向载置台9侧下降，对载置台9推压电子元器件1，由此，对该电子元器件1的凸点2分阶段地施加压力直至该压力成为构成凸点2的主体材料的屈服应力以上的第二压力(第二施加工序)。第二压力F2为与第一压力F1相同或第一压力F1以上的压力(例如，0.25N～0.4N)。此时，控制系统16通过超声波振动件在时间T3期间对凸点2施加规定的超声波振动振幅W的超声波振动(图4中的(b))，控制系统16控制工具驱动部11，在时间T3期间，控制工具3，使得对凸点2施加的压力分阶段地成为第二压力F2(图4中的(a))。通过该工序，如图3中的(c)所示，使电子元器件1的凸点2进一步变形，凸点2的高度H3变得比2/3H小。此外，与此同时，持续地形成凸点2的新产生面，使接合面的接触面积増加，形成电子元器件1的凸点2与基板4的电极端子面的接合面。另外，超声波振动振幅W的值没有特别限定，根据构成电子元器件1的电极、凸点2和基板4的电极5的材料设定为適当的值即可。
此时，在开始对凸点2施加超声波振动振幅W的时刻，由于凸点2的前端部(第三台阶部2c)的一部分已经变形，所以不存在凸点2在施加超声波振动振幅W的瞬间急剧坍塌的问题。结果是，即使对凸点2施加超声波振动振幅W，也能够在凸点2与基板4的电极5之间形成良好的接合面。因此，由于各凸点2对基板4的各电极5的推压状态变得均匀，所以能够使超声波振动充分地作用于全部凸点2，能够在凸点2与基板4的电极5之间实现牢固的接合。
最后，控制系统16在时间T4期间将对电子元器件1的凸点2施加的压力维持在第二压力F2(图4中的(a))，并且将对凸点2施加的超声波振动维持在超声波振动振幅W(图4中的(b))。之后，控制系统16控制工具驱动部11，通过使工具3向载置台9的相反侧上升而停止电子元器件1对载置台9的推压，由此，停止对该电子元器件1的凸点2施加第二压力F2。同样，控制系统16使超声波振动件停止进行超声波振动振幅W的施加。通过采用以上方式，将电子元器件1的电极与基板4的电极5隔着凸点2接合的一连的工序结束。
(变形例)
由于电子部件所使用的基板4具有开口部，所以在基板4中搭载电子元器件1的面不是完全的平面，产生起伏而部分地方存在数十μm的高低差的情况很多。因此，在接合时电子元器件1搭载在基板4上的状态下，存在凸点2与基板4的电极5的抵接面并不一定成为全部凸点2均匀抵接的状态，而成为部分的凸点2未与电极5接触的所谓局部接触的状态的情况。如果在此状态下对凸点2施加超声波振动，则超声波振动集中于与基板4的电极5的接触状态良好的一部分的凸点2，进而由于在部分凸点2与电极5之间存在间隙，因此在电子元器件1与基板4的抵接面产生问题。其结果是，不能进行正常的接合，在电子元器件1与基板4之间产生倾斜的可能性变高。具有倾斜的电子部件最终成为不合格品。
于是，为了利用超声波倒装接合方法将凸点2与基板4的电极5良好地接合，要求凸点2与基板4的电极5按接合所需的适当的条件进行接触。具体而言，在为具有大量的凸点2的电子元器件1的情况下，需要使所有凸点2均匀地与基板4的电极5抵接。于是，为了稳定地进行接合强度优异的接合，优选将凸点2形成为由第一凸点和第二凸点构成的双层凸点。通过使凸点2为双层凸点，由于凸点2的整体高度变高，所以能够抵消基板4的翘曲，且避免电子元器件1与基板4的过度的接近。图5表示双层凸点的放大图。图5中的(a)是表示倒装接合前的双层凸点的状态的图，(b)是表示第一施加工序后的双层凸点的状态的图，(c)是表示第二施加工序后的双层凸点的状态的图。
如图5中的(a)所示，双层凸点8由第一凸点6和层叠在该第一凸点6之上的第二凸点7构成。以下对双层凸点8的制造方法简单地进行说明。首先，推压公知的金属球并且施加超声波振动而将金属线切断。由此形成第一凸点6。之后，同样地使其他金属球接合于第一凸点6之上，使毛细管的前端横向移动之后对金属球施加超声波振动，从而将金属线切断。由此，形成第二凸点7，完成双层凸点8。此处，第一凸点6和第二凸点7分别通过在形成球形凸点时使用的毛细管，形成第一台阶部8a和第二台阶部8b以及第一台阶部7A～第三台阶部7c。第一台阶部8a是与第一凸点6的底座部相当的台阶部，第二台阶部8b是有助于第一凸点6与第二凸点7的连接的部分，是具有由所使用的毛细管形成的形状的台阶部。该第二台阶部8b由于第一凸点6与第二凸点7的连接而变形。另一方面，第一台阶部7a是与第二凸点7的底座部相当的台阶部，第二台阶部7b是具有由毛细管形成的形状的台阶部，第三台阶部7c是揪断金线凸点而形成的前端部，是具有由所使用的毛细管形成的形状的台阶部。
在双层凸点8中，优选第一凸点6的高度H1比第二凸点7的高度H2低，并且第一凸点6的凸点直径R1比第二凸点7的凸点直径R2小。更具体而言，优选使与基板4的翘曲最大的部分相对的凸点2的高度变形1/3以上，使凸点直径相对于第一凸点6的凸点直径变形1/6以上1/3以下。由此，第二凸点7的变形成为接合的主因素，不会过度变形的第一凸点6作为确保双层凸点8的整体高度的阻挡部件发挥作用。特别是，从电子元器件1的电极的损伤的观点出发，不能使第一凸点6过度变形，因此第二凸点7成为变形的主因。为了实现这样的方式，优选通过使第一凸点6的高度比第二凸点7的高度低，消除第一凸点6的变形的余量，不使第一凸点6变形。关于第一凸点6的尺寸，例如直径为60μm，高度为大约30～40μm。在该第一凸点6上形成的第二凸点7，例如直径为65μm～70μm，高度为40～50μm。
另外，由于第二凸点7成为变形和接合的主因，所以优选与其相对的基板4的电极5比电子元器件1的电极大。此外，在作为电子元器件1的基板使用陶瓷基板的情况下，电极为半圆柱形状，难以确保电极的平坦度，因此优选基板4的电极5比电子元器件1的电极大。
在本变形例中，除作为凸点使用双层凸点8这方面以外，与上述的实施方式相同。因此，在第一施加工序时，如图5中的(b)所示，使双层凸点8的第二凸点7的前端部(第三台阶部7c)的一部分变形。此时，优选利用工具3对双层凸点8施加的第一压力，为使双层凸点8的第二凸点7的从前端起的三分之一的长度的部分变形的压力，也就是使第二凸点7的前端部(第三台阶部7c)变形至第二凸点7的高度为2/3H2的压力。例如，在双层凸点8为Au的情况下，优选对一个双层凸点8施加0.25N～0.3N。
通过使凸点为双层凸点8，凸点的高度变高。因此，在第一施加工序时第二凸点7变形时，双层凸点8的高度一致，能够使双层凸点8为适合于基板4的翘曲和起伏的高度。即，即使各双层凸点8间的高度产生偏差，或基板4发生翘曲、起伏，也能够使电子元器件1的各双层凸点8间的高度偏差和基板4的翘曲、起伏一同抵消，使双层凸点8的高度一致，抑制各双层凸点8间的高度的偏差。而且，如图5中的(c)所示，通过第二施加工序，第二凸点7推压第一凸点6，使双层凸点8的第二凸点7的高度H4变得比2/3H2小。由此，使第一凸点6与第二凸点7贴合，并且在基板4的电极5之间形成良好的接合面。特别是，在本变形例中，由于利用相同种类的材料形成第一凸点6和第二凸点7，所以两者的接合性良好。
进一步，通过使凸点为双层凸点8，与上述的实施方式比较，更容易确保电子元器件1与基板4的间隙。由此，能够充分地确保双层凸点8的高度，同时使双层凸点8平坦化。此外，由于能够充分確保双层凸点8的高度，所以能够防止受到基板4的翘曲的影响而使电子元器件1与基板4的间隙局部变窄。即，在倒装接合后的密封工序中，由于电子元器件1与基板4的间隙变宽，所以密封树脂的流动性提高，能够防止残留气泡这样的问题。
此外，在现有技术的超声波倒装接合方法中，使凸点为双层凸点，由此，凸点的高度变高，因此施加超声波振动而使得凸点傾斜的可能性变高。这是由于，相对于凸点的根部直径一定的情况，由于凸点的高度变高，所以施加作为横振动的超声波振动时，凸点的摇晃变得急剧，其结果是，与高度低的1层凸点相比容易被压曲(纵弯曲)，即凸点自身变得容易倾斜。但是，在本变形例中，由于在施加超声波振动之前使第二凸点7变形，所以能够在所有双层凸点8中确保与基板4的电极5的接触面积。
(作用効果)
根据本发明的一个方式的倒装接合方法，通过在第一施加工序中使凸点平坦化，所有凸点的尺寸一致。特别是在本发明的一个方式中，由于对凸点不施加超声波振动，所以能够避免因超声波振动而导致凸点的刚性降低进而导致过度的变形。
而且，根据本发明的一个方式的倒装接合方法，在开始对凸点施加超声波振动的时刻，由于凸点的前端部的一部分已经变形，所以在施加超声波振动的瞬间凸点不会急剧坍塌。结果是，即使对凸点施加超声波振动，也由于在凸点与基板的电极之间确保充分的接触面积，所以能够在凸点与基板的电极之间有效地产生有助于接合的新产生面，形成良好的接合面。因此，各凸点对基板的各电极的推压状态变得均匀，所以能够使超声波振动充分地作用于所有凸点，能够在凸点与基板的电极之间实现牢固的接合。通过采用以上方式，与现有技术的倒装接合方法相比生产率高，无论是否存在各凸点间的高度的偏差和基板的翘曲，即使电子元器件的电极微小，也能够在凸点与基板的电极之间形成良好的接合面，能够确保高的连接可靠性和高品质。
特别是，在作为凸点使用双层凸点的情况下，在本发明的一个方式中，以双层凸点的压溃(第一施加工序)适合于基板的电极的表面状态的方式使双层凸点的高度一致。因此，能够在适合于基板的翘曲和起伏的状态地将双层凸点与基板的电极接合。这样，根据本发明的一个方式，提供克服翘曲和起伏的倒装接合方法。
本发明不限定于上述的实施方式，能够在技术方案所示的范围内进行各种变更。即，在技术方案所示的范围内将适当变更而得的技术手段组合而得到的实施方式，也包含在本发明的技术范围内。
(总结)
本发明的一个方式的倒装接合方法，是使电子元器件的电极隔着凸点电极与基板的连接端子接合的倒装接合方法，其包括：进行上述电子元器件与上述基板的对位的对位工序；在上述对位工序之后，一边对上述电子元器件的电极和上述基板的连接端子中的至少任一者进行加热，一边使上述电子元器件的电极隔着上述凸点电极与上述基板的连接端子接触的接触工序；在上述接触工序之后，对上述凸点电极不施加超声波振动而施加构成上述凸点电极的主体材料的屈服应力以上的第一压力，由此使上述凸点电极的一部分变形的第一施加工序；使上述第一压力的施加降低或停止的降低/停止工序；和在上述降低/停止工序之后，对上述凸点电极一边施加规定的超声波振动，一边分阶段地施加压力直至成为构成上述凸点电极的主体材料的屈服应力以上的第二压力的第二施加工序。
根据本发明的一个方式的倒装接合方法，通过在第一施加工序使凸点电极变形，能够使凸点电极的高度一致，使凸点电极为与各个基板的翘曲相适合的高度。即，关于各凸点电极间的高度偏差、各个基板的翘曲、基板间的翘曲的偏差，由于在第一施加工序使凸点电极直接与基板接触，因此能够使各凸点电极间的高度的偏差和基板的翘曲一同抵消，使凸点电极的高度一致，抑制各凸点电极间的高度的偏差。特别是在本发明的一个方式中，由于没有对凸点电极施加超声波振动，因此能够避免因超声波振动而发生的凸点电极的刚性的降低导致的过度的变形。
而且，根据本发明的一个方式的倒装接合方法，在开始对凸点电极施加超声波振动的时刻，由于凸点电极的前端部的一部分已经变形，所以在施加超声波振动的瞬间不用担心凸点电极会急剧坍塌。结果是，即使对凸点电极施加超声波振动，也能够在凸点电极与基板的连接端子之间确保充分的接触面积，因此能够在凸点电极与基板的连接端子之间有效地产生有助于接合的新产生面，形成良好的接合面。因此，各凸点电极相对于基板的各连接端子的推压状态变得均匀，能够使超声波振动充分地作用于所有的凸点电极，在凸点电极与基板的连接端子之间能够实现强的接合。通过以上方式，与现有技术的倒装接合方法相比，生产率高，不论各凸点电极间的高度的偏差和基板的翘曲的如何，即使电子元器件的电极微小，也能够在凸点电极与基板的连接端子之间形成良好的接合面，能够确保高的连接可靠性和高品质。
此外，在本发明的一个方式的倒装接合方法中，在上述第一施加工序中，也可以通过施加上述第一压力，使上述凸点电极的从前端起的大约三分之一的长度的部分变形。
根据上述的方法，能够在充分确保凸点电极的高度的同时，使凸点电极平坦化。由于凸点电极的高度被充分確保，所以能够防止受到基板的翘曲的影响而使电子元器件与基板的间隙局部变窄。即，能够防止在倒装接合后的密封工序中电子元器件与基板的间隙中的密封树脂的流动性变差而残留气泡这样的问题。
此外，根据上述的方法，由于能够防止相对于超声波振动方向产生变形而使得凸点电极倾斜，在各个凸点电极间形状变得不均匀这样的问题，因此能够在电子元器件的电极与基板的连接端子之间形成牢固的接合面。
此外，在本发明的一个方式的倒装接合方法中，也可以采用如下方式：上述凸点电极是由第一凸点和层叠于该第一凸点之上的第二凸点构成的导电性的双层凸点，在上述第一施加工序中，通过施加上述第一压力，使上述第二凸点的一部分变形。
根据上述的方法，通过使凸点电极为双层凸点，凸点电极的高度变高。因此，在第一施加工序时第二凸点发生变形时，使双层凸点的高度一致，能够使双层凸点为适合于基板的翘曲的高度。即，即使在各双层凸点间的高度发生偏差，或基板发生翘曲、起伏，也能够使电子元器件的各双层凸点间的高度偏差与基板的翘曲和起伏一同抵消而使双层凸点的高度一致，能够抑制各双层凸点间的高度的偏差。而且，由于通过第二施加工序第二凸点推压第一凸点，所以使第一凸点与第二凸点贴合，并且在基板的连接端子之间形成良好的接合面。
此外，在本发明的一个方式的倒装接合方法中也可以采用如下方式：上述基板的连接端子比上述电子元器件的电极大，上述第一凸点的高度比上述第二凸点的高度低，并且，上述第一凸点的凸点直径比上述第二凸点的凸点直径小。
根据上述的方法，第二凸点的变形成为接合的主因素，不过度变形的第一凸点能够作为确保凸点的总高度的阻挡部件发挥作用。特别是，由于从电子元器件的电极的损伤的观点出发，不能使第一凸点过度变形，因此第二凸点成为变形的主因。为了实现这样的方式，优选使第一凸点的高度比第二凸点的高度低，消除第一凸点的变形的余量，不使第一凸点变形。此外，由于第二凸点成为变形和接合的主因，所以优选与其相对的基板的连接端子比电子元器件的电极大。
本发明的一个方式的固体摄像装置的制造方法，能够通过包括上述的任一倒装接合方法而实现。
根据上述的方法，能够使固体摄像元件的电极隔着凸点电极与电路基板的连接端子接合时的抵接状态均匀，并且获得良好的接合强度。
产业上的可利用性
本发明的倒装接合方法，能够在车载用、信息通信终端用和医疗用等中广泛使用的摄像装置中的CCD(charge-coupled device：电荷耦合元件)等固体摄像元件(光电转换元件)的接合时很好地使用。
在发明的详细的说明的项中具体说明的实施方式或实施例，仅仅是用于说明本发明的技术内容的，不应该狭义地解释为本发明仅限定于这样的具体例，在本发明的精神和所记载的技术方案的范围内能够进行各种变更而实施。
附图标记的说明
1  电子元器件
2  凸点
3  工具
4  基板
5  电极
6  第一凸点
7  第二凸点
8  双层凸点
9  载置台
10 倒装接合装置
11 工具驱动部
12 载置台驱动部
13 超声波振动件
16 控制系统

Claims (5)

1.一种使电子元器件的电极隔着凸点电极与基板的连接端子接合的倒装接合方法，其特征在于，包括：
进行所述电子元器件与所述基板的对位的对位工序；
在所述对位工序之后，一边对所述电子元器件的电极和所述基板的连接端子中的至少任一者进行加热，一边使所述电子元器件的电极隔着所述凸点电极与所述基板的连接端子接触的接触工序；
在所述接触工序之后，对所述凸点电极不施加超声波振动而施加构成所述凸点电极的主体材料的屈服应力以上的第一压力，由此使所述凸点电极的一部分变形的第一施加工序；
使所述第一压力的施加降低或停止的降低/停止工序；和
在所述降低/停止工序之后，对所述凸点电极一边施加规定的超声波振动，一边分阶段地施加压力直至成为构成所述凸点电极的主体材料的屈服应力以上的第二压力的第二施加工序。
2.如权利要求1所述的倒装接合方法，其特征在于：
在所述第一施加工序中，通过施加所述第一压力，使所述凸点电极的从前端起的大约三分之一的长度的部分变形。
3.如权利要求1所述的倒装接合方法，其特征在于：
所述凸点电极是由第一凸点和层叠于该第一凸点之上的第二凸点构成的导电性的双层凸点，
在所述第一施加工序中，通过施加所述第一压力，使所述第二凸点的一部分变形。
4.如权利要求3所述的倒装接合方法，其特征在于：
所述基板的连接端子比所述电子元器件的电极大，
所述第一凸点的高度比所述第二凸点的高度低，并且，所述第一凸点的凸点直径比所述第二凸点的凸点直径小。
5.一种固体摄像装置的制造方法，其特征在于：
包括权利要求1～4中任一项所述的倒装接合方法。
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