CN1138257C - 用超声焊接法将磁头ic芯片装在悬浮件上的磁盘装置的磁头组件 - Google Patents

用超声焊接法将磁头ic芯片装在悬浮件上的磁盘装置的磁头组件 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超声焊接方法和一种超声焊接装置。其中超声焊接方法包括以下步骤：通过将超声振动加在半导体芯片(116)和线路板(112)中的一个部件上而将半导体芯片(116)的凸出电极焊接在线路板(112)的电极托上；检测半导体芯片(116)和线路板(112)中一个部件的真实超声波振动波形；根据半导体芯片(116)和线路板(112)中该一个部件的真实超声振动波形控制焊接作业。超声焊接装置包括：超声振动发生机构，该机构可利用超声波振动元件产生超声振动，并使该超声振动传输到半导体芯片(116)和线路板(112)中的一个部件上；传感器(122)，用于检测半导体芯片(116)和线路板(112)中一个部件的超声振动的真实波形。

Description

用超声焊接法将磁头IC芯片装在 悬浮件上的磁盘装置的磁头组件
技术领域
本发明一般涉及磁盘装置的磁头组件，具体涉及用超声焊接法将其半导体芯片焊接在悬浮件上的磁头组件。
发明背景
一般讲，磁盘装置具有磁头组件，该组件装在由驱动器驱动的可绕枢轴转动的臂上。磁头组件包括磁头滑动件和磁头IC芯片，二者均装在悬浮件上。磁头组件配置成面向硬盘，使得可以读出记录在硬盘上的信息，或者将信息写在硬盘上。磁头滑动件具有通常用薄膜工艺形成的磁头。
磁头包括感应磁头和磁致电阻磁头。感应磁头将信息写在硬盘上。磁致电阻磁头读出记录在硬盘上的信息。磁头IC芯片控制磁头组件的操作，并放大磁致电阻磁头输出的低电平信号。
悬浮件通常采用厚度约25μM的不锈钢板制作。因而悬浮件容易弯曲和扭曲。如果悬浮件弯曲或扭曲，则由悬浮件支承的磁头相对磁盘偏离其正常位置，这导致磁头组件的读出误差和写入误差。于是，磁头IC芯片必须这样装在悬浮件上，使得磁头IC芯片的安装不能造成悬浮臂的形变。
图1A是常规磁头组件10的透视图。该磁头组件10包括：悬浮件11；装在悬浮件11远端部的常平架板12；由常平架板12支承的磁头滑动件20；和装在位于悬浮件11中部的磁头IC芯片安装部分15上的磁头IC芯片30。该磁头IC芯片30装在悬浮件11上，使得磁头IC芯片30的电路形成表面30a面向磁头IC芯片安装部分15。
如图1B所示，悬浮件11由薄的不锈钢板13形成，而且其上形成许多铜线线路图14。悬浮件11的磁头IC芯片安装部分15装有许多电极16。这些电极16也是铜做的，因此各个电极16的表面是铜质的。
磁头IC芯片30具有许多电极31，各个电极上具有焊接凸出部32。磁头IC芯片30按图2所示的安装操作步骤装在悬浮件11上。即采用以下的安装操作步骤将磁头IC芯片30装在悬浮件11上：将焊剂涂在悬浮件11的电极16上；将磁头IC芯片30置于面朝下的位置，使得焊接凸出部32接触相应的电极16；使焊接凸出部32和电极16穿过一个软熔炉将它们加热到260℃，加热约几十秒钟，使焊接凸出部32熔化。在将磁头IC芯片30固定在悬浮件11上以后，清洁磁头IC芯片30和悬浮件11，最后将下部填料33充填在磁头IC芯片30和悬浮件11之间形成的空间内。
因此，如图1B所示，磁头IC芯片30电连接于悬浮件11的电极16，并由下部填料33牢固固定于悬浮件11。下部填料33也起着保护在磁头IC芯片30的表面30a上形成的集成电路的作用。
在悬浮件11随同磁头IC芯片30移出软熔炉之后，熔化的焊接凸出部32即刻固化，因而磁头IC芯片30的电极31便经焊接凸出部32电连接于悬浮件11的相应电极16。在这种状态下，悬浮件11和磁头IC芯片30便从约200℃冷却到室温。这样，悬浮件11将因悬浮件11和磁头IC芯片之间的热膨胀的差别而发生形变。如果悬浮件11的形变量超过允许极限，则磁头和硬盘之间预定的位置关系将改变到超过允许范围的程度，这种状态将导致磁头的读出误差和写入误差。
在半导体制造领域中，将磁头IC芯片30焊接到悬浮件11上的上述方法是已知的。该方法称作倒装芯片焊接法。
在倒装芯片焊接法中，在半导体芯片(例如磁头IC芯片30)上的许多凸出部被同时焊接在于底衬(例如悬浮件11的磁头IC芯片安装部分15)上形成的许多托。一般讲，焊接凸出部是通过如上所述的软熔工艺而被焊接的。然而如果凸出部是金质的(金凸出部)，则不能采用软熔工艺。金质凸出部可采用例如日本公开专利申请No.59-208844中提出的超声焊接法。
在制造半导体器件时已经采用超声焊接法，在这种制造法中，采用金属丝例如金(Au)丝将半导体芯片的电极电连接于在线路板或衬板上形成的电极托上。通常采用自动金属丝焊接装置进行金属丝焊接。在自动金属丝焊接装置中，加热其上装有半导体芯片的线路板，并在从毛细管伸出的金丝的端部上用电炬产生的放电形成金球。然后使金球以预定的压力接触半导体芯片的托，同时用超声波使毛细管沿平行于托的方向振动。
日本公开专利申请No.2-58844公开一种用于超声金属丝焊接装置的超声发生器。该超声发生器可以在焊接操作期间监测超声波的输出波形，使得可以反馈控制超声波发生操作。进行反馈控制可以消除要焊接半导体芯片的表面状态的不利的影响和在焊接操作期间发生的其它外部干扰，从而达到最佳的焊接条件。
在上述专利文件中公开的超声发生器利用超声波振动线路以及输出功率和时间设定线路驱动超声波振动元件(压电换能器)。超声波发生器还包括：A/D转换器线路，该线路可以在正进行焊接作业期间取样超声波的输出波形；最佳波形设定线路，该线路设定用于焊接的最佳输出波形；和比较器线路，该线路使取样的输出波形与最佳波形相比较。因而从比较器线路输出差值信号波形，并将此差值信号波形反馈到输出功率和时间设定线路。
上述日本公开专利申请No.2-58844提出，可以用装在超声波拾音器上的压电元件来检测焊接作业期间的真实输出波形。然而该专利文件没有公开检测这种输出波形的具体结构。即该专利文件没有公开通过将超声波拾音器压在焊接部分以检测超声波振动元件输出波形的这种机构的具体结构。如果采用楔焊法，则可以认为需要一种机构，这种机构可通过将超声波拾音器固定在向金属丝加压的楔形件上来检测超声波振动元件的输出波形。另外，在上述自动焊接装置的情况下，需要一种可以将超声波拾音器固定在毛细管上以便检测超声波振动元件的输出波形的机构。
另一方面，还有无线焊接方法例如上述倒装芯片焊接方法。如果半导体芯片具有金质的凸出部，则因为加热条件的限制而不能应用软熔工艺。因此超声波焊接方法可以用来焊接这种具有金质凸出部的半导体芯片。然而，控制焊接条件的技术例如上述超声波金属丝焊接方法中的控制技术到目前还没有被确立为适用于倒装芯片焊接的控制技术。
如果长时间在同一条件下连续进行超声波倒装芯片焊接操作而不监测超声波形，则有可能因为在焊接操作期间建立的条件不合适而造成不良的焊接。例如，如果在超声波振动元件和半导体芯片之间发生传递损耗，则不会有足够的超声波传送到焊接区域。在这种情况下，在完成焊接之前就得停止超声焊接操作，这导致产生损坏的半导体器件。另一方面，如果在完成焊接后因为某些原因而继续进行超时超声焊接操作，则可能在焊接部分产生应力，因为在超时期间不需要的超声波继续加在该部分上，这导致在焊接部分产生损害。
发明概述
本发明的目的是提供一种超声焊接方法和一种超声焊接装置，其能够有效地克服现有技术中存在的问题。
一种超声焊接方法，用于将具有许多凸出电极的半导体芯片焊接在具有许多电极托的线路板上，该超声焊接法的特征在于以下步骤：通过将超声振动加在半导体芯片和线路板中的一个部件上而将半导体芯片的凸出电极焊接在线路板的电极托上；检测半导体芯片和线路板中一个部件的真实超声波振动波形；根据半导体芯片和线路板中该一个部件的真实超声振动波形控制焊接作业。
所述控制包括以下步骤：相对于半导体芯片和线路板中该一个部件的超声振动设定最佳波形；使真实波形与最佳波形相比较，获得真实波形和最佳波形之间的差值，使得可根据这种差值控制焊接作业。
在显示装置上显示真实波形和最佳波形。
当真实波形和最佳波形之间的差值超过预定允许范围时发出警报。
当真实波形和最佳波形之间的差值超过预定的允许范围时停止焊接作业。
根据真实波形和最佳波形之间的比较结果，采用反馈控制法控制焊接作业。
一种超声焊接装置，用于使具有许多凸出电极的半导体芯片焊接在具有许多电极托的线路板上，该超声焊接装置的特征在于，其包括：超声振动发生机构，该机构可利用超声波振动元件产生超声振动，并使该超声振动传输到半导体芯片和线路板中的一个部件上，从而将半导体芯片的凸出电极焊接在线路板的电极托上；传感器，用于检测半导体芯片和线路板中一个部件的超声振动的真实波形，从而根据此种由传感器检测的真实振动波形控制由超声振动发生机构产生的超声振动。
该超声振动发生机构包括：超声波振动线路，该线路驱动超声波振动元件；输出功率和时间设定线路，该线路用于设定超声波振动元件的输出功率和设定发生超声波振动的持续时间。
该超声振动发生机构还包括：最佳波形设定线路，该线路设定半导体芯片和线路板中该一个部件的最佳超声振动波形；比较器，该比较器使传感器检测的真实波形与最佳波形相比较，从而得到真实波形和最佳波形之间的差值。
该超声焊接装置还包括显示装置，该显示装置可显示比较器的比较结果。
该超声焊接装置还包括报警装置，该装置在真实波形和最佳波形之间的差值超过预定的允许范围时进行报警。
该超声焊接装置还包括控制装置，该装置可控制超声焊接装置，即起动和停止其操作，其中，在真实波形和最佳波形之间的差别超过预定的允许范围时该控制装置停止超声焊接装置的操作。
比较器的比较结果输入到输出功率和时间设定线路，从而利用反馈控制法控制真实波形。
按照上述超声焊接方法和装置，可以利用传感器测量和监测半导体芯片或线路板的超声振动波形。即例如可以研究由超声焊接装置生产的半导体器件之间的超声振动波形的差别，或将各个半导体芯片的超声振动波形与预定的参考波形相比较，从而识别正进行的超声焊接条件，并采取必要的操作，优化焊接条件。这样，利用上述倒装芯片焊接法和装置可以生产高质量的半导体器件。
附图说明
下面结合附图进行详细说明，从这些说明中可以明显看出本发明的其它目的、特征和优点。
图1A是常规磁头组件的透视图；图1B是图1A所示磁头组件一部分的横截面图；
图2是流程图，示出将磁头IC芯片装在悬浮件上的常规方法；
图3A是本发明第一实施例磁头组件的透视图；图3B是放大横截面图，示出图3A所示的悬浮件的磁头IC芯片安装部分；图3C是图3A所示悬浮件的横截面图；图3D是放大透视图，示出图3A所示滑动件的端部分。
图4A示出磁头IC芯片安装前的磁头IC芯片安装部分的横截面图；图4B示出正安装磁头IC芯片时的磁头IC芯片安装部分的横截面图；
图5是解释如何形成金凸出部的图；
图6是流程图，示出将磁头IC芯片装在悬浮件磁头IC芯片安装部分上的安装操作；
图7A是硬盘装置的透视图，该硬盘装置装有图3A所示的磁头组件；图7B是放大侧视图，示出装在图7A所示硬盘装置上的磁头组件；
图8是本发明第二实施例的倒装芯片焊接装置的结构图；
图9是本发明第三实施例的倒装芯片焊接装置的结构图；
图10是本发明第四实施例的倒装芯片焊接装置的结构图；
图11是本发明第五实施例的倒装芯片焊接装置的结构图；
图12是流程图，示出由图11所示倒装芯片焊接装置执行的超声焊接程序；
图13是本发明第六实施例的倒装芯片焊接装置的结构图；
图14A、14B和14C是用于解释超声焊接作业期间的超声振动波形的说明图。
优选实施例的详细说明
下面说明本发明第一实施例的磁头组件。图3A是本发明第一实施例的磁头组件50的透视图。
磁头组件50包括：悬浮件51；装在该悬浮件51端部的常平架板52；装在该常平架板52上的磁头滑动件70；和装在该悬浮件51上的磁头IC芯片80。
如图3B所示，悬浮件51用厚度为52μM的薄不锈钢板54制作。该不锈钢板54由起绝缘层作用的聚酰亚胺膜56覆盖。在该聚酰亚胺膜56上形成许多铜丝线路图55。该线路图55由另一聚酰亚胺膜绝缘层57覆盖和保护。
磁头IC芯片安装部分53形成于悬浮件51的中部，使得磁头IC芯片80可焊接在上面。在磁头IC芯片安装部分53上，在各个线路图55的端部上形成电极58。如图4A所示，该电极58包括：镍层60和在该镍层60上形成的金层61。因此在电极58上露出金层61。可以采用各种方法例如溅射法或电镀法形成镍层60和金层61。
磁头IC芯片80具有电路形成表面，其上形成集成电路81。在磁头IC芯片80的线路形成表面上形成许多电极82。在此电极82上再形成凸出的电极例如凸出部83。凸出部83是金做的。
图5是说明图，说明Au凸出部83的形成过程。用金丝熔合法形成Au凸出部83。即，使金丝91从金丝熔合器的毛细管90伸出，然后在Au丝91的端部形成金球92。随后使毛细管90向下移动，使金球92接触磁头IC芯片80的电极82。通过加在金球上的超声波使该金球熔化，从而使金球92焊接在电极82上。然后用丝钳(图中未示出)钳住从毛细管90伸出的一部分金丝91，使毛细管90向上移动，由此断开金丝91。
如图3B所示，磁头IC芯片80装在悬浮件51上，处于线路形成表面朝下的状态。即，利用超声焊接法使磁头IC芯片80的Au凸出部83焊接在电极58的Au层61上。因此磁头IC芯片80通过Au-Au焊接装在悬浮件51上。
另外，利用下部填料84使磁头IC芯片80固定在悬浮件51上，该下部填料填充在磁头IC芯片80和悬浮件51之间的空间内，从而可以固定Au凸出部83和电极58的焊接。下部填料84具有保护磁头IC芯片80的电路形成表面上形成的集成电路的作用。
如图4B和6所示，利用超声焊接方法将磁头IC芯片80装在悬浮件51上。图6是流程图，示出将磁头IC芯片80装在悬浮件51上的安装操作。首先将悬浮件51放在平台110上，并将磁头IC芯片80放在悬浮件51的上面，使得磁头IC芯片80的Au凸出部83接触悬浮件51的相应电极58，如图4A所示。随后，用超声焊接器的超声头装置(图中未示出)使磁头IC芯片80压在悬浮件51上，在此同时利用超声头装置95将超声波加在磁头IC芯片80上，加上若干秒钟。此时各个金凸出部83因加上超声波而发生振动，并焊接于相应一个电极58的金层61上。随后将下部填料84例如环氧树脂填充在磁头IC芯片80和悬浮件51之间的空间内，并进行加热固化。
应当注意到，因为上述焊接作业在室温下进行，所以在悬浮件51上不会产生任何热应力。因而在焊接作业期间或之后悬浮件51不发生形变。
如图3D所示，磁头滑动件70具有侧表面71，其上形成磁头72、线路图(图中未示出)和四个电极73。磁头滑动件70具有顶表面75，其上形成轨道74。利用薄膜技术形成磁头72。磁头72包括感应磁头和磁致电阻磁头。滑动件70利用粘合剂粘在常平架板52上。各个电极73由金球77连接相应电极76，该金球由热压法焊接。
将具有上述构件的磁头组件装在图7A所示的硬盘装置100内。
硬盘装置100包括外壳101、可在外壳101内转动的两个硬盘102、驱动一个臂104的驱动器103和四个连接于臂104的磁头组件50。如图7B所示，各个磁头组件50的底端固定于臂104。执行读出和写入操作时，硬盘102转动，而磁头组件50可沿硬盘102的径向方向移动，从而接近在硬盘102上要求的磁道。用驱动器103驱动臂104便可实现磁头组件50的运动。
下面说明本发明第二实施例的超声焊接方法和装置。
图8例示出本发明第二实施例的倒装芯片焊接装置110的结构。
本发明第二实施例的倒装芯片焊接装置110包括：其上配置线路板112的台子114；焊接装置120；控制焊接装置120操作的控制装置(图中未示出)；和传感器122，该传感器可检测要放在线路板112上的半导体芯片116的振动。线路板112具有许多电极托111，并且线路板112放在台子114上，使得形成电极托的表面面朝上。半导体芯片116在其电路形成表面上具有许多凸出部118。半导体芯片116由焊接装置120支承，使得其上形成该凸出部的电路形成表面面向下。由焊接装置120支承的半导体芯片116为进行焊接被引导到与台子114上的线路板112接触。
焊接装置120包括焊接头124、从该焊接头124向下延伸的焊接工具126和与该焊接工具126形成整体的超声波振动元件(压电换能器)128。焊接装置120还包括传送机构(图中未示出)，用于吸取和传送半导体芯片116。焊接装置120还包括加压机构(图中未示出)，用于向下移动焊接工具126，以使半导体芯片116接触线路板112，并用预定压力将半导体芯片116压在线路板112上。
控制焊接装置120的控制装置包括输出功率和时间设定线路130和超声波振动线路132。输出功率和时间设定线路130和超声波振动线路132产生超声信号，并将该超声信号加在超声波振动元件128上。因此超声波振动机构由输出功率和时间设定线路130、超声波振动线路132以及超声波振动元件128构成。
本实施例中的传感器122是激光多普勒振动计，它是非接触型的测振计。传感器122接收由半导体芯片116的侧表面反射的光束，以检测由多普勒效应引起的反射光束频率的变化。
下面说明上面图8所示倒装芯片焊接装置110执行的焊接方法。
首先，通过输入装置(图中未示出)将预定超声波输出功率和输出超声波的时间输入到输出功率和时间设定线路130。然后将线路板112放在台子114上，并利用焊接装置120将半导体芯片116传送到预定位置，使得半导体芯片116的凸出部118接触线路板112的相应电极托111。使焊接工具126再向下移动，使其将半导体芯片116以预定的压力压在线路板112上。随后起动输出功率和时间设定线路130和超声波振动线路132，以使超声波振动元件128振动。这样，由超声波振动元件128产生的超声波便传输到半导体芯片116，并且半导体芯片116沿水平方向(图中箭头A所示方向)振动。因而可利用超声振动使凸出部118和电极托111彼此焊接在一起。
在用超声波振动元件128产生的超声波进行焊接的过程中，利用传感器122测量和监测半导体芯片116的振动波形，即例如研究由倒装芯片焊接装置10生产的半导体器件之间的振动波形差别，或使各个半导体芯片的振动波形与预定的参考波形相比较，使得能够识别正进行的超声焊接条件，并进行必需的操作，优选焊接条件。因此利用倒装芯片焊接装置110可以生产高质量的半导体器件。
下面说明本发明第三实施例的超声焊接方法和装置。
图9例示本发明第三实施例的倒装芯片焊接装置134的结构。在图9中，与图8的部件相同的部件具有相同的参考编号，并省去其说明。
本实施例的倒装芯片焊接装置134其结构与图8所示的倒装芯片焊接装置110的结构相同，只是超声波振动元件装在台子114的下面。即，超声波振动元件128与支承件136形成为整体，该支承件支承在一个底座(图中未示出)上，超声波振动元件128产生超声波振动，并且该超声振动经台子114传送到线路板112上。该线路板112沿图中箭头A所示的方向振动。
用传感器138取代倒装芯片焊接装置110的传感器122，该传感器138是接触式测振计。即，传感器138包括压电元件140，因而可以检测压电元件140产生的电流变化。
按照图9所示倒装芯片焊接装置134执行的超声焊接方法，用传感器138测量和监测线路板112的振动波形，并控制焊接条件，控制方法与上述第二实施例所用方法相同。
下面说明本发明第四实施例的超声焊接方法和装置。
图10例示出本发明第四实施例的倒装芯片焊接装置142。在图10中，与图8所示部件相同的部件给与相同的附图标记，并省去其说明。
本实施例的倒装芯片焊接装置142其结构与图8所示倒装芯片焊接装置110的结构相同，只是以下几点除外。
即，在此实施例中，设置了与焊接装置120无关的半导体芯片接触部件144。半导体芯片接触部件144具有其横截面为方形的通孔148，焊接工具126穿过该通孔。超声波振动元件128配置成使半导体芯片接触部件144振动。该通孔148为阶梯形结构，其张开度向下扩大。在通孔148的端部形成圆锥形表面148a、面向线路板112，使得当半导体芯片接触部件被推向半导体芯片116时该半导体芯片116可以接触圆锥形表面148a。
在上述结构中，半导体芯片116受到焊接工具126的压力，而半导体芯片接触部件144则独立于焊接工具126将超声振动传输到半导体芯片116。这样，半导体芯片可由半导体芯片接触部件144牢牢地卡住，这样便可以可靠地超声波振动元件128的超声振动传给半导体芯片116。另外，可单独利用焊接工具126将预定压力加在半导体芯片上，这样便可防止半导体芯片116因受压力而导致损坏。
另外，因为半导体芯片116接触圆锥形表面148a，所以可以容易地将半导体芯片116配置在通孔内，并且同样的焊接装置通常可用于具有不同尺寸的半导体芯片。
类似于第三实施例，传感器146包括压电元件140，使得可以测量由压电元件140产生的电流变化，该压电元件固定于半导体芯片接触部件144上。如上所述，因为半导体芯片接触部件144可以牢牢卡住半导体芯片116，所以半导体芯片116可以随半导体芯片接触部件144一起振动而不会发生传递损耗。而且，本实施例的传感器146可以测量和监测传送到半导体芯片116上的真实振动波形。
按照图10所述倒装芯片焊接装置142执行的超声焊接方法，可用传感器146测量和监测线路板112的真实振动波形，并可以控制焊接条件，控制方式与上述实施例的方式相同。
下面说明本发明第五实施例的超声焊接方法和装置。
图11例示出本发明第五实施例的倒装芯片焊接装置150的结构。在图11中，与图8所示部件相同的部件给予相同的参考编号，并省去其说明。
本实施例的倒装芯片焊接装置150其结构与图8所示倒装芯片焊接装置110的结构相同，只是超声波振动机构的结构不同于第二实施例的结构。
具体是，本实施例的超声振动机构包括：最佳波形设定线路154；A/D转换器156；比较器电路158；和显示装置160；此外仍包括配置在本发明第二实施例倒装芯片焊接装置110上的超声波振动元件128、输出功率和时间设定线路130和超声波振动线路132。最佳波形设定线路154可根据在各种焊接条件下产生不同波形的累积数据相对于超声波振动元件128产生的超声振动设定最佳波形。从最佳波形设定线路输出的最佳波形输送到比较器电路158上。用控制单元162可以控制焊接装置120的操作和超声波振动机构的操作。控制装置162还可控制线路板112的传送操作和由倒装芯片焊接装置150生产的半导体器件的传送操作。
下面参照图12说明图11所示倒装芯片焊接装置150执行的超声焊接方法。图12是程序图，示出图11所示倒装芯片焊接装置150执行的超声焊接操作。
开始超声焊接操作时，在程序步S10将超声波的预定输出功率和持续时间通过输入装置(图中未示出)输送到输出功率和时间设定线路130，从而设定由超声波振动元件128产生的超声波输出功率和持续时间。另外，在程序步S12，通过输入装置将最佳波形输入到最佳波形设定线路154。然后在程序步S14中接通控制单元162，开始焊接操作。
在程序步S16中，利用自动传送装置(图中未示出)将线路板112配置在台子114上。然后在程序步S18，通过焊接工具126的抽吸作用拾取半导体芯片116，并将其放在线路板112上，使得半导体芯片116的凸出部118接触线路板112的相应电极托111。进一步使焊接工具126向下移动，使得预定的加压力作用在半导体芯片116上。
随后在程序步S20，根据输出功率和时间设定线路130操作超声波振动线路，使得超声波振动元件128产生超声波振动。由超声波振动元件128产生的超声振动传输到半导体芯片116上，因而半导体芯片116沿图中箭头A所示的方向进行振动。这样便可利用这种超声振动使半导体芯片116的凸出部118和线路板112的电极托111彼此焊接起来。
在产生超声波振动之后经过预定的时间，在程序步S22测量和监测半导体芯片116的振动波形。由传感器152测量的波形是一个模拟信号，使该信号输入到A/D转换器线路156，使其转换成数字信号，于是从A/D转换器156输出的是数字波形信号。使该数字波形信号输入到比较器线路158。
在程序步S24中，比较器线路158使A/D转换器线路156输出的数字波形信号与最佳波形设定线路154输出的最佳波形信号相比较，并输出比较结果。将比较器线路158的输出输入到显示装置160，使其显示半导体芯片116的振动真实波形和要达到的最佳波形。如果由A/D转换器线路156输出的数字波形信号和由最佳波形设定线路154输出的数字最佳波形信号之间的差值在预定允许范围内，则确定焊接操作是正常的，程序进入步骤S26。另一方面，如果由A/D转换器线路156输出的数字波形信号和由最佳波形设定线路154输出的数字最佳波形信号之间的差值超出预定允许范围，则可以确定焊接操作是不正常的，此时程序进到步骤S28。
在步骤S26中，焊接操作继续进行由输出功率和时间设定线路130设定的预定时间，然后从倒装芯片焊接装置150上取下半导体器件。程序随后回到程序步S16，执行另一焊接操作。
另一方面，如果确定焊接操作是不正常的，则记录不正常条件，进行报警，然后在程序步S29中将由输出功率和时间设定路线130设定的施加超声振动的时间改变成第二预定时间，例如改变为原先设定时间的两倍。然后在程序步S30，在经过第二预定时间后，确定完成焊接操作，并从倒装芯片焊接装置150上取下半导体器件，并传送到测试室，进行估评。
然后在程序步S32使焊接装置120断开电源，并在步骤S34中分析步骤S28记录的不正常条件，并将输出功率和时间设定线路130设定的输出功率和时间改变到适当的值。随后程序回到程序步S14，进行另一焊接操作。
应当注意到，上述图12所示的程序步骤并不是总要执行的。例如，在步骤S28发出警报之后，可以从倒装芯片焊接装置150上取下不正常的半导体器件，而不改变焊接操作的时间长短。另外，在关掉焊接装置120之后可以去掉步骤34。即不正常的原因可以通过寻找装置的问题而除去，并在消除不正常的原因后再开始另一焊接操作。
按照本实施例倒装芯片焊接装置150执行的超声焊接方法，可用传感器152测量和监测半导体芯片116的振动波形，然后将测量的波形与最佳波形相比较，以决定焊接操作是否正常。另外，通过在显示装置160上显示两种波形即真实振动波形和最佳波形，可以作出准确的焊接操作是否正常的结论。而且如果焊接操作出现不正常，则会发出警报，并使装置暂时停机，从而防止连续发生不正常。另外在进行随后的焊接操作之前可以分析不正常的条件，改变超声振动的输出功率和持续时间，从而达到高质量的控制。
下面说明本发明第六实施例的超声焊接方法和装置。
图13例示出本发明第六实施例的倒装芯片焊接装置164。在图13中，与图8所示部件相同的部件给予相同的参考编号，并省去其说明。
本实施例的倒装芯片焊接装置164其结构与图11所示的倒装芯片焊接装置150的结构相同，只是以下几点除外。
即，只在焊接操作开始后的预定时间间隔(取样时间)由监测半导体芯片116的振动波形。并且每次均将比较器线路158输出的差值信号输送到输出功率和时间设定线路130。因此可以改变发生的超声振动的输出功率和持续时间，即改变由差值信号预先设定的预定量，实现焊接操作的反馈控制。应当注意到，类似于第五实施例，与本实施例相比较的最佳波形是在焊接操作处于良好状态下的位于结束焊接操作紧前面的超声振动波形。
另外，图11所示的显示装置160可以装在倒装芯片焊接装置164上。而且，还可以上信号线，将比较器线路158的输出信号输送到控制装置162。
按照本实施例倒装芯片焊接装置执行的超声焊接方法，因为在焊接操作中实施反馈控制，所以可防止半导体器件因不正确的或不完全的焊接操作而出现的损坏。另外，当发生的超声振动的持续时间被改变到若干倍于原先设定的持续时间而真实振动波形仍不同于最佳波形时，应当考虑到在倒装芯片焊接装置中出现了与超声焊接操作无关的其它异常情况。在这种情况下，通过增加焊接时间继续进行焊接操作是不可取的，因此，例如在经过三倍于原先设定持续时间的持续时间后，可以停止焊接操作。如果异常的原因不涉及半导体器件而涉及焊接装置，则异常情况可能在随后的焊接操作中连续发生。因此，在这种情况下，最好停止整个焊接装置的操作，不要继续进行下面的焊接操作。
下面参考图14A～14C讨论超声振动的波形。
在焊接操作的起始阶段，没有进行焊接，半导体芯片整个地随超声波振动元件振动。因此半导体芯片的振动波形完全与超声波振动元件的波形相同。因此在焊接操作的起始阶段中可以从半导体芯片上得到图14A所示的正弦波形。
当焊接操作继续进行时，半导体芯片的凸出部部分地焊接于线路板的电极托上。在这种状态下，当超声振动的振幅最大时焊接部分每次均受到局部破坏，即此时半导体芯片沿水平方向的运动是收拢成的。因此，在半导体芯片的振动中发生迟延，这导致半导体芯片的振动波形趋近于图14B所示的三角形波形。在焊接操作的最后阶段，即在结束焊接操作的紧前面，半导体芯片的振动波形几乎变成如图14C示出的三角形波形。
图14C示出的三角波形相当于上述实施例中最佳波形设定线路设定的最佳波形。
下面考虑焊接操作出现异常情况的波形。
可以认为，不完全焊接原因中的一个原因是在焊接工具和半导体芯片之间出现传递损耗。如果在焊接工具和半导体芯片之间存在外来物质，则传递损耗量增大，这导致超声振动不能有效地传送到凸出部上。在半导体芯片和超声波振动元件之间的连接松脱时可能发生这种现象。
如果发生上述现象，则半导体芯片振动的波形振幅小于最佳波形的振幅。在绝大多数情况下，半导体芯片的振幅可能接近于零。
然而在上述实施例中，半导体芯片或线路板的振动波形受到监测，并使真实振动波形与最佳波形相比较，使得根据比较结果可以确定焊接状态，确定焊接是正常还是不正常。
本发明不限于具体公开的实施例，可以进行改变和变型而不超出本
发明的范围。
本申请是根据1999年7月2日提出的日本优先权申请No.11-189282和1999年10月25日提出的日本优先权申请No.11-303062。

Claims (13)

1.一种超声焊接方法，用于将具有许多凸出电极的半导体芯片(116)焊接在具有许多电极托的线路板(112)上，该超声焊接法的特征在于以下步骤：
通过将超声振动加在半导体芯片(116)和线路板(112)中的一个部件上而将半导体芯片(116)的凸出电极焊接在线路板(112)的电极托上；
检测半导体芯片(116)和线路板(112)中一个部件的真实超声波振动波形；
根据半导体芯片(116)和线路板(112)中该一个部件的真实超声振动波形控制焊接作业。
2.如权利要求1所述的超声焊接方法，其特征在于控制包括以下步骤：
相对于半导体芯片(116)和线路板(112)中该一个部件的超声振动设定最佳波形；
使真实波形与最佳波形相比较，获得真实波形和最佳波形之间的差值，使得可根据这种差值控制焊接作业。
3.如权利要求2所述的超声焊接方法，其特征在于以下步骤：在显示装置(160)上显示真实波形和最佳波形。
4.如权利要求3所述的超声焊接方法，其特征在于以下步骤：当真实波形和最佳波形之间的差值超过预定允许范围时发出警报。
5.如权利要求4所述的超声焊接方法，其特征在于以下步骤：当真实波形和最佳波形之间的差值超过预定的允许范围时停止焊接作业。
6.如权利要求2所述的超声焊接方法，其特征在于，根据真实波形和最佳波形之间的比较结果，采用反馈控制法控制焊接作业。
7.一种超声焊接装置，用于使具有许多凸出电极的半导体芯片焊接在具有许多电极托的线路板上，该超声焊接装置的特征在于，其包括：
超声振动发生机构，该机构可利用超声波振动元件产生超声振动，并使该超声振动传输到半导体芯片(116)和线路板(112)中的一个部件上，从而将半导体芯片(116)的凸出电极焊接在线路板(112)的电极托上；
传感器(122)，用于检测半导体芯片(116)和线路板(112)中一个部件的超声振动的真实波形，从而根据此种由传感器(122)检测的真实振动波形控制由超声振动发生机构产生的超声振动。
8.如权利要求7所述的超声焊接装置，其特征在于，该超声振动发生机构包括：
超声波振动线路(132)，该线路驱动超声波振动元件；
输出功率和时间设定线路(130)，该线路用于设定超声波振动元件的输出功率和设定发生超声波振动的持续时间。
9.如权利要求8所述的超声焊接装置，其特征在于，该超声振动发生机构还包括：
最佳波形设定线路(154)，该线路设定半导体芯片(116)和线路板(112)中该一个部件的最佳超声振动波形；
比较器(158)，该比较器使传感器检测的真实波形与最佳波形相比较，从而得到真实波形和最佳波形之间的差值。
10.如权利要求9所述的超声焊接装置，其特征在于，其包括显示装置(160)，该显示装置可显示比较器(158)的比较结果。
11.如权利要求9所述的超声焊接装置，其特征在于，其包括报警装置，该装置在真实波形和最佳波形之间的差值超过预定的允许范围时进行报警。
12.如权利要求9所述的超声焊接装置，其特征在于，其包括控制装置(162)，该装置可控制超声焊接装置，即起动和停止其操作，其中，在真实波形和最佳波形之间的差别超过预定的允许范围时该控制装置停止超声焊接装置的操作。
13.如权利要求9所述的超声焊接装置，其特征在于，比较器(158)的比较结果输入到输出功率和时间设定线路(130)，从而利用反馈控制法控制真实波形。
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10209915A1 (de) * 2002-01-11 2003-07-24 Hesse & Knipps Gmbh Verfahren zum Flip-Chip-Bonden
EP1328015A3 (de) 2002-01-11 2003-12-03 Hesse & Knipps GmbH Verfahren zum Flip-Chip-Bonden
US20050133571A1 (en) * 2003-12-18 2005-06-23 Texas Instruments Incorporated Flip-chip solder bump formation using a wirebonder apparatus
JP2006135249A (ja) * 2004-11-09 2006-05-25 Fujitsu Ltd 超音波実装方法およびこれに用いる超音波実装装置
JP5134582B2 (ja) * 2009-02-13 2013-01-30 日立オートモティブシステムズ株式会社 接続構造およびパワーモジュール
JP5596491B2 (ja) * 2010-10-14 2014-09-24 日本発條株式会社 圧電素子の取付構造及びヘッド・サスペンション
JP5922484B2 (ja) * 2012-05-07 2016-05-24 日本発條株式会社 スライダの取り外し方法
JP6161380B2 (ja) * 2013-04-17 2017-07-12 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置の製造方法
CN104512364B (zh) * 2013-10-07 2016-06-22 福特全球技术公司 粘结的及可旋转的车辆传感器组件
US10879211B2 (en) 2016-06-30 2020-12-29 R.S.M. Electron Power, Inc. Method of joining a surface-mount component to a substrate with solder that has been temporarily secured

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3693158A (en) * 1970-04-01 1972-09-19 Uthe Technology Method and apparatus for ultrasonic weld quality analysis employing plural analysis signals
US4998664A (en) * 1989-12-22 1991-03-12 Hughes Aircraft Company Bond signature analyzer
JP2705423B2 (ja) * 1992-01-24 1998-01-28 株式会社日立製作所 超音波接合装置及び品質モニタリング方法
US5658408A (en) * 1992-04-21 1997-08-19 Branson Ultrasonics Corporation Method for processing workpieces by ultrasonic energy
CN1058799C (zh) * 1993-01-08 2000-11-22 国际商业机器公司 薄膜磁传感器和悬架组件及其制造方法以及磁盘驱动组件
US5493775A (en) * 1994-01-21 1996-02-27 International Business Machines Corporation Pressure contact open-circuit detector
US5465186A (en) * 1994-01-26 1995-11-07 International Business Machines Corporation Shorted magnetoresistive head leads for electrical overstress and electrostatic discharge protection during manufacture of a magnetic storage system
US6202288B1 (en) * 1997-12-26 2001-03-20 Tdk Corporation Method for manufacturing magnetic head suspension assembly with head IC chip
US5880580A (en) * 1998-01-29 1999-03-09 Dukane Corporation Automatic regulation of power delivered by ultrasonic transducer
JP3176580B2 (ja) * 1998-04-09 2001-06-18 太陽誘電株式会社 電子部品の実装方法及び実装装置
JP3347295B2 (ja) * 1998-09-09 2002-11-20 松下電器産業株式会社 部品実装ツールとそれによる部品実装方法および装置
JP3566166B2 (ja) * 2000-02-10 2004-09-15 株式会社新川 ツール位置測定方法、オフセット測定方法、基準部材およびボンディング装置

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