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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Chipverbindungsdüse, mittels
derer, wenn Halbleiterschaltkreiselemente oder Ähnliches hergestellt werden,
ein Chip des Halbleiters, ein SAW-Element oder ein ähnliches
Element aus einer Bereitstellungsvorrichtung entnommen wird und
durch Hochfrequenzbonden oder Ähnlichem
auf einer Leiterplatte montiert wird.
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Solch
eine Chipverbindungsdüse
ist bereits aus dem Dokument US-A-4.667.879 bekannt. Dieses Dokument
offenbart eine Chipverbindungsdüse,
die die einander gegenüberliegende
Schrägen,
in Parallelkontakt mit den Kanten zweier Seiten eines Chips, der
um eine Düsenmitte
zentriert ist und eine Ansaugöffnung,
die in der Düsenmitte
geöffnet
ist, umfasst.
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Im
Folgenden wird die Situation beschrieben, wenn Halbleiterschaltkreiselemente
oder Ähnliche
hergestellt werden und dabei herkömmlicherweise eine Konstruktionsvorrichtung
und ein Verfahren angewendet werden, mit denen ein Chip aus der
Bereitstellungsvorrichtung entnommen wird und auf der Leiterplatte
montiert wird. Im Übrigen
ist der Chip des Objektes ein Chip, der durch ein Flip-Chip-Verfahren mit
der aktiven Seite nach unten montiert wird.
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Ein
Chip der Halbleiter, der SAW-Elemente oder Ähnlichem, die in der Bereitstellungsvorrichtung aufbereitet
werden, wird einzeln herausgenommen und mittels einer beweglichen
Düse, die
mit einer Vorrichtung bereitgestellt ist, die den Chip in X-, Y-, Z-Richtung bewegen
kann, zu einer Platte für
vorrübergehendes
Ablegen bewegt. Wenn in diesem Fall der Chip, der in der Bereitstellungsvorrichtung
aufbereitet wird, ein Chip mit der aktiven Seite nach oben ist,
wird der Chip gedreht („geflippt"), so dass der Chip
dann eine Position mit der aktiven Seiten nach unten zwischen der
beweglichen Vorrichtung und dem Bewegungsweg einnimmt, und wenn
der Chip ein Chip mit der aktiven Seite nach unten ist, wird lediglich
der Bewegungsprozess durchgeführt.
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Der
Chip 1 wird zu der Platte für vorrübergehendes Ablegen 10,
so wie in 20(A) dargestellt, bewegt. Anschließend wird
die Position des Chips 1, so wie in 20(B) dargestellt,
mittels vier Zentrierklemmen 11, wobei eine jeweils auf
der Vorderseite, auf der Rückseite,
sowie auf der linken und auf der rechten Seite auf der Platte für vorrübergehendes Ablegen
angeordnet ist, bewegt. Anschließend wird, wie in 20(C) dargestellt, der Chip 1, der auf
der Platte für
vorrübergehendes
Ablegen 10 platziert ist, so wie in 20(D) dargestellt,
mittels einer Chipverbindungsdüse 20,
die an einer Schwingungsvorrichtung befestigt ist, welche im Gegensatz
zu der beweglichen Düse
mit einer beweglichen Vorrichtung für die Richtung X, Y und Z bereitgestellt
ist und Ultraschall erzeugt, aufgenommen, bewegt, und an dem oberen
Abschnitt einer Zielposition einer Leiterplatte 30 positioniert,
um, so wie in 20(E) dargestellt ist, verbunden
zu werden. Ausgehend von dieser Situation wird die Chipverbindungsdüse 20,
so wie in 20(F) dargestellt, zu einer
Position bewegt, an der ein Kontakthügel 2 (Leitmetall),
der auf der Oberfläche
des Chips 1, der an der unteren Vorderkante der Verbindungsdüse 20 platziert
ist, in Kontakt mit einer Leiterstruktur (Leitmetall) 31 auf
der Leiterplatte kommt, sie legt einen Druck auf den Chip 1,
so wie in 20(G) dargestellt an, und es
wird durch Ultraschall eine Verbindung an der Vorderkante der Chipverbindungsdüse 20 hergestellt.
So kann als typisches Verbindungsverfahren beispielsweise ein Gold-zu-Gold-Verbindungs-Prozess
GGI (Gold to Gold Interconnection) oder Ähnliches angewendet werden.
Als ein weiteres Verbindungsverfahren für eine andere Montage des Chips
mit der aktiven Seite nach unten können ein auf Erhitzen basierendes
Verfahren, ein Hitzedruckverfahren, bei dem ein spezielles Verbindungsmedium
zwischen den Chip und die Leiterplatte eingesetzt wird oder ein ähnliches
Verfahren angewendet werden.
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Die
Vorrichtung zum Verbinden unter Verwendung von Ultraschallschwingung
wie oben beschrieben, wird darüber
hinaus auch in der Japanischen Patentoffenlegungsschrift JP59-208844
vorgeschlagen. Der eingebuchtete Abschnitt der Düse wird jedoch als kegelförmig in
Betracht gezogen.
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Im Übrigen ist,
so wie dies in 20 dargestellt ist,
in einer allgemeinen Chipverbindungsdüse 20, ihre untere
Oberfläche 21 zum
Aufnehmen des Chips 1 eine einfache ebene Oberfläche, wobei
eine Ansaugöffnung 22 in
der Düsenmitte
ausgebildet ist. Bei der Chipverbindung, die eine solche Chipverbindungsdüse 20 verwendet,
erweist es sich als schwierig, dass Parallelität zwischen der Oberfläche des
zu verbindenden Chips 1, oder zwischen der Höhe des Kontakthügels 2,
der auf der Oberfläche
des Chips ausgebildet ist, und der Leiterstruktur 31 der
zu verbindenden Leiterplatte 31 auf genaue Weise erzielt wird.
Insbesondere aufgrund eines in der letzten Zeit zu verzeichnenden
Anstieges der Anzahl von Kontakthügeln des Chips und einer Zunahme
der Filigranität,
da das Maß an
Spielraum für
die Deformation des Kontakthügels
selbst, welche mit dem Verbindungsprozess einhergeht, kleiner wird,
erweist sich bereits eine kleine Abweichung in der Parallelität zwischen
einer Spitze des Kontakthügels 2 und
der Leiterplatte 30 als Problem. Wenn beispielsweise, wie dies
in 21 dargestellt ist, der Chip 1 unter
Verwendung der Verbindungsdüse 20 in
der Situation gedrückt
wird, in der die Neigung mehrere μm
beträgt (Neigung
= h1 – h2),
wird durch die Gleichförmigkeit der
Beanspruchung durch Gewicht an der Verbindungsstelle Absplitterung
und Rissbildung an dem Chip 1 hervorgerufen, oder darüber hinaus
wird in der Verbindung aufgrund der Erzeugung des Ultraschalls just
im Anschluss daran die Festigkeit, die für die Verbindung erforderlich
ist, aufgrund der Ungleichmäßigkeit
der Festigkeit des verbundenen Abschnittes oder Ähnlichem nicht erzielt. Insbesondere
das Nicht-Zustandekommen der Verbindung aufgrund der Neigung des
Chips 1 und der Leiterplatte 30 geschieht oftmals
dann, wenn diese parallel zu der Schwingungsrichtung zum Erzeugen
des Ultraschalls liegen (dieser Fall ist in 21 dargestellt).
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Die
herkömmliche
Chipverbindungsdüse 20 wird
so betrieben, dass der Chip 1, der verbunden werden soll,
durch einen Negativdruck angesaugt wird und der Chip eng an die
Oberfläche
des unteren Endes 21 der Chipverbindungsdüse angedrückt wird. Dementsprechend
kann Wärme,
die von dem Substrat während
dem Chipverbindungsprozess erzeugt wird, oder Wärme die durch die Ultraschallschwingung
erzeugt wird, nicht abgestrahlt werden, und die Temperatur des Chips
steigt an, und darüber
hinaus besteht die Möglichkeit,
dass Ungleichmäßigkeiten
in dem Chip auftreten.
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In
Anbetracht der oben beschriebenen Probleme ist es die Aufgabe der
vorliegenden Erfindung, eine Chipverbindungsdüse bereitzustellen, mittels derer
die Verbindung stets unter Beibehaltung von Parallelität zu der
Leiterstruktur der Leiterplatte, die verbunden werden soll, erzeugt
werden kann, und der Chip mit einer gleichmäßigen und hohen Verbindungsfestigkeit
montiert werden kann.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Chipverbindungsdüse gemäß Anspruch 1 erfüllt.
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In Übereinstimmung
mit einer solchen Struktur werden in dem Prozess, bei dem die Chipverbindungsdüse den Chip
aufnimmt und der Chip auf der Leiterplatte platziert wird, die Oberfläche in dem
unteren Bereich des Chips oder die Höhe der Spitze eines jeden Leitmetalls,
die als Kontakthügel
bezeichnet wird, einer Positionskorrektur unterzogen, so dass sich
diese in Parallelität
zu der oberen Oberfläche
der Leiterplatte befinden, und, darüber hinaus, können die
Oberfläche
des Chips, der verbunden werden soll, oder die Höhe der Spitze eines jeden Leitmetalls
und die Oberfläche
der Leiterstruktur der Leiterplatte miteinander in Kontakt kommen,
wobei sie jederzeit Parallelität
aufrechterhalten, sie können zusammengedrückt werden,
und die Verbindung kann mittels Ultraschall erzeugt werden.
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In
der Chipverbindungsdüse
ist die Oberflächenhärte der
Spiegelfläche
vorzugsweise nicht weniger als 40 HRC.
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Die
Schräge
ist vorzugsweise eine ebene Fläche
oder eine Kreisbogenoberfläche.
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1 ist
eine perspektivische Darstellung, die das erste Ausführungsbeispiel
einer Chipverbindungsdüse
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung illustriert;
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2 ist
eine Vorderansicht, die das erste Ausführungsbeispiel einer Chipverbindungsdüse in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung illustriert;
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3 ist
eine Unteransicht, die das erste Ausführungsbeispiel einer Chipverbindungsdüse in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung illustriert;
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4 ist
eine Seitenansicht, die das erste Ausführungsbeispiel einer Chipverbindungsdüse in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung illustriert;
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Die 5(A) bis 5(G) sind
Darstellungen, die eine Chipmontageoperation durch die Chipverbindungsdüse, die
in dem ersten Ausführungsbeispiel
gezeigt ist, illustriert;
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6 ist
eine Querschnittsdarstellung von vorn, die die Montageoperation
erklärt,
wenn eine leichte Abweichung zwischen einer Senkrechten der Leiterstrukturoberfläche der
Leiterplatte und einer Achse der Düsenmitte der Chipverbindungsdüse vorliegt;
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7 ist
ein Graph, der die Verbindungsfestigkeit (Scherfestigkeit) eines
Kontakthügels
für jedes der
Produktbeispiele (1), (2) und (3) darstellt, wenn die Feinheit einer
schrägen
Ebene der Chipverbindungsdüse
keine Spiegelfläche
sondern eine leicht grobe Fläche
erreicht;
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8 ist
ein Graph, der eine Häufigkeitsrate der
Haarrissbildung und der Absplitterung für jede Kontakthügeleinheit
für jedes
Produktbeispiels (1), (2) und (3) darstellt, wenn die Feinheit einer
schrägen Ebene
der Chipverbindungsdüse
keine Spiegelfläche sondern
eine leicht grobe Fläche
erreicht;
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9 ist
ein Graph, der die Verbindungsfestigkeit (Scherfestigkeit) eines
Kontakthügels
für jedes Produktbeispiel
(1), (2) und (3) darstellt, wenn die schräge Ebene der Chipverbindungsdüse eine
Spiegelfläche
ist;
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10 ist
ein Graph, der eine Häufigkeitsrate
der Haarrissbildung und der Absplitterung für jede Kontakthügeleinheit
für jedes
Produktbeispiels (1), (2) und (3) darstellt, wenn eine schräge Ebene
der Chipverbindungsdüse
eine Spiegelfläche
ist;
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11 ist
eine Vorderansicht, die das zweite Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung illustriert;
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12 ist
eine Vorderansicht, die das dritte Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung illustriert;
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13 ist
eine Seitenansicht, die das vierte Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung illustriert;
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14 ist
eine Vorderansicht, die das vierte Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung illustriert;
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15 ist
eine Vorderansicht des Zeitpunktes des Aufnehmens des Chips in dem
fünften
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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16 ist
eine Vorderansicht des Zeitpunktes der Montage des Chips in dem
fünften
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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17 ist
eine Seitenansicht, die das sechste Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung illustriert;
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18 ist
eine Seitenansicht, die das siebente Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung illustriert;
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19 ist
eine Seitenansicht, die das achte Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung illustriert;
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Die 20(A) bis 20(G) sind
Darstellungen, die eine Chipmontageoperation mittels der herkömmlichen
Chipverbindungsdüse
illustriert;
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21 ist
eine Querschnittsdarstellung von vorn, die die Montageoperation
erklärt,
wenn eine leichte Abweichung zwischen einer Senkrechten der Leiterstrukturoberfläche der
Leiterplatte und der Achse der Düsenmitte
bei der herkömmlichen
Chipverbindungsdüse
illustriert; und
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22 zeigt
eine Beziehung zwischen der Rautiefe der Spiegelfläche und
der Häufigkeit
von Absplitterung.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Im
Folgenden werden in Bezug auf die Zeichnungen die Ausführungsbeispiele
der Chipverbindungsdüse
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben.
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Im
Folgenden wird in Bezug auf die 1 bis 4 eine
Vorderkanten-Struktur der Verbindungsdüse in Übereinstimmung mit dem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung beschrieben. Wie in diesen Zeichnungen
dargestellt ist, hat die Chipverbindungsdüse 40 gegenüberliegende Schrägen 43,
in Parallelkontakt mit den Kanten zweier Seiten des Chips, der um
eine Düsenmitte
zentriert ist, und als Ergebnis wird ein vertieft liegender Abschnitt 44,
in den der obere Abschnitt des Chips teilweise hineinragt, auf der
Oberfläche
der Vorderkante der Düse
ausgebildet. Eine Ansaugöffnung 42 ist
in der Düsenmitte,
das heißt,
an der mittigen Position des vertieft liegenden Abschnittes 44 geöffnet. Die Schräge 43 ist
in einer Spiegelfläche
ausgebildet, und vorzugsweise wird, wenn die Oberflächenrautiefe
der Spiegeloberfläche
durch die gemittelte Rautiefe der Mittelinie ausgedrückt wird,
die gemittelte Rautiefe der Mittellinie bei nicht größer als
1,6 μm eingestellt.
Darüber
hinaus ist das Material der Chipverbindungsdüse 40 Kohlenstoffstahl
oder Ähnliches,
und vorzugsweise wird ein DLC- (diamond like carbon [diamantharter
Kohlenstoff]) Verfahren als Oberflächenbehandlung angewendet.
Im Übrigen
ist der Neigungswinkel θ der
Schräge 43 zu
der Achse der Düsenmitte
30 ° ≤ θ ≤ 60 ° und wird
beispielsweise bei 45 ° eingestellt.
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Die
Oberflächenhärte der
Spiegeloberfläche der
Chipverbindungsdüse
kann größer als
40 HRC sein, und auch die Oberflächenbehandlung
ist nicht auf das DLC-Verfahren beschränkt, es kann nämlich auch
eine Oberflächenbehandlung
durchgeführt
werden, bei der eine Filmschicht beispielsweise aus TiC oder TiN
auf der Oberfläche
ausgebildet wird. Darüber
hinaus kann ein Material, wobei das Material der Düse selbst
eine Oberflächenhärte von
mehr als 40 HRC besitzt, ebenfalls verwendet werden, oder es kann
auch die Oberflächenhärte durch
Wärmebehandlung
des Kohlenstoffstahls oder Ähnlichem
auf mehr als 40 HRC eingerichtet werden.
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Im
Folgenden werden in Bezug auf 5 die Montageoperationen
des Chips mit der aktiven Seite nach unten auf die Leiterplatte
unter Verwendung der Chipverbindungsdüse 40 des ersten Ausführungsbeispiels
beschrieben.
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Wie
in 5(A) dargestellt, wird zu Beginn der
Chip 1, der verbunden werden soll, auf die Platte für vorrübergehendes
Ablegen 10 platziert. Als Nächstes wird, wie in 5(B) dargestellt ist, die Position des Chips 1 durch
die 4 Klemmen 11 zum Zentrieren aus der Richtung von vorn,
vorn hinten, von rechts und von links aus auf der Platte für vorrübergehendes
Ablegen 10 so korrigiert, dass die Mitte des Chips 1 genau über der
Mitte der Chipverbindungsdüse 40 liegt.
Die Chipverbindungsdüse 40 wird
mit einer beweglichen Vorrichtung in X-, Y- und Z-Richtung bereitgestellt
und ist darüber
hinaus an der Schwingungsvorrichtung befestigt, die Ultraschall erzeugt;
die Form der Vorderkante der Verbindungsdüse 40 hat, wie dies
in den 1 bis 4 dargestellt ist, einander
gegenüberliegende
Schrägen 43, die
in Parallelkontakt mit den Kanten zweier Seiten des Chips stehen,
der um eine Düsenmitte
zentriert ist, und die Schräge 43 wird
so zu einer Spiegelfläche oberflächenbehandelt,
dass die Abnutzung der Kante des Chips 1 so gering wie
möglich
gehalten wird, und darüber
hinaus wird sie einer Oberflächenbehandlung
gemäß DLC-Verfahren
unterzogen. Daran anschließend
wird, wie dies in 5(C) dargestellt ist, die Chipverbindungsdüse 40 nach
unten zu einer Position bewegt, an der sie in Kontakt mit den Kanten zweier
Seiten der oberen Oberfläche
des Chips 1 kommt, und der Chip 1 wird durch die
Ansaugkraft, die an der Vorderkante der Düse erzeugt wird, angesaugt
und gehalten. In diesem Aufnahmeprozess gleitet die Kante des Chips
auf der Schräge 43 entlang,
wodurch, selbst wenn die Achse P der Düsenmitte der Chipverbindungsdüse 40 nicht
vertikal zu der Chipplatzierungsfläche der Platte für vorrübergehendes
Ablegen 10 liegt, die Verbindungsdüse 40 den Chip 1 mit
aufrechterhaltener Parallelität
zu der Chipplatzierungsfläche
ansaugen und aufnehmen kann.
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Anschließend wird
der Chip 1, der, so wie dies in 5(D) dargestellt
ist, durch die Chipverbindungsdüse
angesaugt und gehalten wird, nach oben und zu einer Zielposition
auf der Leiterplatte 30, so wie dies in 5(E) dargestellt ist, bewegt, um dort verbunden
zu werden.
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Als
Nächstes
wird, so wie dies in 5(F) dargestellt
ist, die Chipverbindungsdüse 40 zu
einer Position nach unten bewegt, an der die Höhe der Spitze eines jeden Kontakthügels 2 auf
der Chipoberfläche
in Kontakt mit der Leiterstruktur 31 auf der Leiterplatte 30 kommt,
und darüber
hinaus wird der Chip 1 aus einer Richtung von oben nach
unten gedrückt. In
diesem Fall kommt die Schräge 43 der
Chipverbindungsdüse 40 in
Kontakt mit den Kanten der 2 Seiten des Chips 1 und gleitet,
und bewirkt die Bewegung, bei der die Stellung des Chips 1 so
beibehalten wird, dass der Chip parallel zu der Verbindungsfläche der Leiterplatte 30 ist.
Wenn zwischen der Platzierungsfläche
für den
Chip der Platte für
vorrübergehendes Ablegen 10 und
der Verbindungsfläche
der Leiterplatte 30 eine perfekte Parallelität hergestellt
ist, sollte die Spitze eines jeden Kontakthügels 2 des Chips 1 gleichmäßig mit
der Verbindungsfläche
der Leiterplatte 30 in Kontakt kommen. Selbst wenn jedoch eine
Abweichung in der Parallelität
zwischen der Platzierungsfläche
für den
Chip der Platte für
vorrübergehendes
Ablegen 10 und der Verbindungsfläche der Leiterplatte 30 vorliegt,
wird dennoch, in Übereinstimmung
mit dieser Chipverbindungsdüse 40,
eine Parallelität
zwischen dem Chip 1, der verbunden werden soll und der
Leiterplatte 30, die verbunden werden soll, beibehalten,
und es kann, wie dies in 5(G) dargestellt
ist, wenn Ultraschallschwingung über
die Chipverbindungsdüse 40 auf
den Chip 1 aufgebracht wird, die Verbindung, bei der die
jeweiligen Kontakthügel 2 und
die Verbindungsfläche
der Leiterstruktur gleichmäßige Verbindungsfestigkeiten
haben, erzielt werden.
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6 zeigt
die Funktionsweise der Chipverbindungsdüse 40, wenn eine leichte
Neigung α ° zwischen
der Achse P der Düsenmitte
der Chipverbindungsdüse 40 und
der Senkrechten Q zu der Verbindungsfläche mit der Leiterstruktur 31 der
Leiterplatte 30 vorliegt, und, da die Schräge 43 der
Chipverbindungsdüse 40 eine
Spiegelfläche
mit geringem Abnutzungsgrad und einer harten Oberfläche ist,
kann sie, selbst wenn sie mit den Kanten der 2 Seiten des Chips 1 in
Kontakt kommt, reibungslos gleiten, und die Lücken h1 und h2 zwischen der
linken und der rechten Seite des Chips und der Verbindungsfläche der
Platte sind gleich, das heißt,
es ist zu sehen, dass eine Parallelität zwischen dem Chip 1 und
der Verbindungsfläche
der Platte so hergestellt ist, dass h1 – h2 = 0 ist.
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Die 7 bis 10 zeigen,
wie die Verbindungsfestigkeit des Kontakthügels (im Folgenden als Scherfestigkeit
bezeichnet) gemessen wird, und wie sich die Häufigkeitsrate von Haarrissbildung
und Absplitterung für
jede Kontakthügeleinheit ändert, wenn die
Schräge 43 der
Chipverbindungsdüse 40 nicht
zu einer Spiegelfläche
sondern zu einer leicht groben Fläche ausgebildet wird, und wenn
sie zu einer Spiegelfläche
ausgebildet wird.
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In
den 7 und 8 wird die Chipverbindungsdüse 40,
bei der die Schräge 43 des
geneigten 45 °-Winkels,
die symmetrisch zu der Achse P der Düsenmitte ist, durch Schleifen
durch eine Schleifmaschine gebildet wird, verwendet, und, wenn die Oberflächenrautiefe
durch die gemittelte Rautiefe der Mittellinie ausgedrückt wird,
beträgt
die gemittelte Rautiefe der Mittelinie ungefähr 3,2 μm. 7 zeigt die
Scherfestigkeit, und
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8 zeigt
die Häufigkeitsrate
der Haarrissbildung und der Absplitterung für jede Kontakthügeleinheit.
Darüber
hinaus werden 20 Messbeispiele für jedes
Produktbeispiel (1), (2) und (3), das jeweils eine unterschiedliche
Form aufweist, vorbereitet und gemessen.
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Anhand
von 7 kann gesehen werden, dass hinsichtlich der Scherfestigkeit
große
Schwankungen zwischen den einzelnen Produktformen und den gemessenen
Produkten vorliegen, dass es viele Fälle gibt, in denen die Scherfestigkeit
weit unterhalb von 500 GF liegt, und dass ein Problem dahingehend besteht,
dass mit großer
Häufigkeit
eine unzureichende Scherfestigkeit erzeugt wird. Darüber hinaus kann
anhand von 8 gesehen werden, dass auch die
Haarrissbildung und das Absplittern mit großer Häufigkeit erzeugt werden, was
sich als Problem erweist.
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Die 9 und 10 zeigen,
dass die Chipverbindungsdüse 40,
deren Schräge 43 des
geneigten Winkels von 45 °,
die zu der Achse P der Düsenmitte
symmetrisch ist, nach dem Schleifen mit einer Spiegeloberfläche fertigbearbeitet
wird (Endbearbeitung durch Hochglanzpolieren), verwendet wird, und dass,
wenn die Oberflächenrautiefe
durch die gemittelte Rautiefe der Mittelinie ausgedrückt wird,
die gemittelte Rautiefe der Mittellinie ungefähr 0,2 μm beträgt. 9 zeigt
die Scherfestigkeit, und 10 zeigt
die Häufigkeitsrate,
mit der Haarrissbildung und Absplittung für jede Kontakthügeleinheit
erzeugt wird. Darüber
hinaus sind die Messbeispiele die gleichen wie in 7 und
in 8.
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Anhand
von 9 kann gesehen werden, dass die Schwankungen der
Scherfestigkeit für
sämtliche
gemessenen Produkte sämtlicher
Produktformen klein sind, diese Produkte eine Scherfestigkeit von
mehr als 500 GF gewährleisten,
und eine unzureichende Scherfestigkeit nicht vorzufinden ist. Darüber hinaus
kann anhand von 10 gesehen werden, dass in den
Produktbeispielen (1) und (3) keine Haarrissbildung und keine Absplitterung
auftritt, und dass demzufolge keinerlei Probleme in diesem Produktformen
auftreten.
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22 zeigt
eine Beziehung zwischen der Rautiefe der Mittellinie und der Häufigkeitsrate
der Absplitterung, wenn das oben erwähnte Produktbeispiel (2) gemessen
wird. Wie anhand des Graphen gesehen werden kann, sind, wenn die
Rautiefe der Mittelinie 0,2 μm,
1,6 μm,
3,2 μm und
4,8 μm ist,
die Häufigkeitsrate
für Absplitterung
jeweils 2 %, 10 %, 23 % und 52 %. Wenn ein Toleranzbereich für die Häufigkeitsrate
von Absplitte rung mit weniger als 10 % definiert wird, beträgt die Rautiefe
der Mittellinie vorzugsweise weniger als 1,6 μm.
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In Übereinstimmung
mit dem ersten Ausführungsbeispiel
können
die folgenden Effekte erzielt werden.
- (1) Die
Chipverbindungsdüse 40 hat
einander gegenüberliegende
Schrägen 43 als
Spiegelflächen, in
Parallelkontakt mit den Kanten von 2 Seiten des Chips 1,
der um eine Düsenmitte
zentriert ist, wodurch die Kante des Chips 1 reibungslos
auf der Schräge 43 entlang
gleitet und die Stellung des Chips 1 ändern kann. Dementsprechend
kann, wenn bei der Montage des Flip-Chips mit der aktiven Seite
nach unten, der Chip 1 mit der Leiterplatte 30 verbunden
wird, der Chip 1 immer in einer Situation verbunden werden,
in der zwischen dem zu verbindenden Chip 1 und der Leiterstruktur 31 der
Leiterplatte, die verbunden werden soll, Parallelität hergestellt
ist, und demzufolge kann eine Montage mit einer gleichmäßigen und
hohen Verbindungsfestigkeit durchgeführt werden. Insbesondere ist
diese in dem Fall der Ultraschallverbindung effektiv.
- (2) Auf der Schräge 43,
die als Spiegelfläche
fertigbearbeitet wird, wird ein DLC-Verfahren durchgeführt, und die Oberfläche wird
als eine harte Oberfläche
ausgebildet, deren Oberflächenhärte größer als
40 HRC ist, wodurch die Widerstandsfähigkeit gegenüber Abnutzung
sowie eine hohe Lebensdauer sichergestellt werden können.
- (3) Es können
einander gegenüberliegende Schrägen 43 ausgebildet
werden, die zu der Achse der Düsenmitte
symmetrisch sind, wobei die Verarbeitung einfach ist.
- (4) Beide Seitenoberflächen
des vertieft liegenden Abschnittes 44, in denen die Schrägen 43 ausgebildet
sind, werden geöffnet,
ohne dass sie zu eng auf den Chip 1 gedrückt werden,
wodurch Luft strömen
kann, der Kühleffekt
groß ist
und ein Anstieg der Temperatur des Chips 1 auf einem angemessen
niedrigen Niveau gehalten werden kann. Darüber hinaus kann die Änderung
der Temperatur des vorstehenden Abschnittes der Chipverbindungsdüse 40 klein
gehalten werden. Des Weiteren kann von dem geöffneten Abschnitt der Seitenoberfläche aus,
die Parallelität
zwischen dem Chip 1 und der Leiterplatte 30 sowie
ein Zerdrückungsgrad
des Kontakthügels überwacht
werden, und darüber
hinaus kann auch eine Abnormalität
der Chipverbindungsdüse 40 oder
der Leiterplatte 30 durch Überwachen erfasst werden.
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11 zeigt
das zweite Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung. In diesem Fall umfasst eine Chipverbindungsdüse 40A einander
gegenüberliegende
Schrägen 43A und 43B,
die zu der Achse P der Düsenmitte
asymmetrisch sind. Das bedeutet, dass ein Winkel θ1, bei dem
die Schräge 43A zu
der Plattenoberfläche
angeordnet ist (eine Ebene, die zu der Achse der Düsenmitte
vertikal ist) und ein Winkel θ2,
bei dem die Schräge 43B zu
der Plattenoberfläche
angeordnet ist, voneinander abweichen, und dabei θ1 > θ2 ist. Auf der Schräge 43A des
Winkels θ1 kann
die Kante des Chips leichter entlanggleiten, und eine Seitenkante
des Chips kann als Bezugpunkt verwendet werden.
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Im Übrigen sind
die anderen Strukturen die gleichen wie die des ersten Ausführungsbeispiels, derselbe
entsprechende Abschnitt wird mit jeweils mit derselben Nummer bezeichnet,
und auf seine Beschreibung wird an der jeweiligen Stelle verzichtet.
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12 zeigt
das dritte Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung. In diesem Fall umfasst eine Chipverbindungsdüse 40B einander
gegenüberliegende
kreisbogenförmige
Schrägen 45,
die zur Achse P der Düsenmitte
symmetrisch sind. Das bedeutet, dass der Radius der Krümmung der
linken und der rechten kreisbogenförmigen Schräge 45 so eingestellt
wird, dass beiden Radien einander entsprechen. In diesem Fall fungieren
beide kreisbogenförmigen
Schrägen 45 als
Gleitflächen
für die
Kanten des Chips. Da es sich darüber
hinaus um kreisbogenförmige
Oberflächen
handelt, erweist sich die Produktion als relativ einfach.
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Im Übrigen sind
die anderen Strukturen die gleichen wie die des ersten Ausführungsbeispiels, derselbe
entsprechende Abschnitt wird mit jeweils mit derselben Nummer bezeichnet,
und auf seine Beschreibung wird an der jeweiligen Stelle verzichtet.
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Die 13 und 14 zeigen
das vierte Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. In diesem Fall ist der Punkt, an dem
eine Chipverbindungsdüse 40C einander
gegenüberliegende
Schrägen 43 umfasst,
die zu der Achse P der Düsenmitte symmetrisch
sind, der gleiche, wie der in dem ersten Ausführungsbeispiel, jedoch ist
die Seitenober flächenbreite
W der Chipverbindungsdüse 40C,
wenn diese in 13 von der Seitenoberfläche aus
betrachtet wird, enger, als die Seitenoberflächenbreite Wc des Chips 1.
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In
dem Fall dieses vierten Ausführungsbeispiels
beeinträchtigen
sich angrenzende Chips, wenn die Chips 1 auf den Leiterplatten
platziert und montiert werden, nicht gegenseitig, was sich für eine Montage
mit hoher Bauelementdichte als sehr geeignet erweist. Darüber hinaus
weist der Wärmeabstrahlungseffekt
ausgezeichnete Eigenschaften auf, und der Temperaturanstieg des
Chips 1 kann auf einem angemessen niedrigen Niveau gehalten
werden. Im Übrigen
sind die anderen Strukturen die gleichen wie die des ersten Ausführungsbeispiels,
derselbe entsprechende Abschnitt wird mit jeweils mit derselben
Nummer bezeichnet, und auf seine Beschreibung wird an der jeweiligen
Stelle verzichtet.
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Die 15 und 16 zeigen
das fünfte Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. In diesem Fall ist der Punkt, an dem
eine Chipverbindungsdüse 40D einander
gegenüberliegende
Schrägen 43 umfasst,
die zu der Achse P der Düsenmitte symmetrisch
sind, der gleiche, wie der in dem ersten Ausführungsbeispiel, jedoch wird
ein Federelement 50 wie beispielsweise eine Blattfeder
oder Ähnliches auf
dem außenliegenden
peripheren Abschnitt befestigt, und ihr unterer Teil ragt durch
die einander gegenüberliegenden
Schrägen 43 in
den vertieft liegenden Abschnitt 44 hinein.
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In
diesem Fall schiebt das Federelement 50 den Chip 1 in
Richtung der nach unten gerichteten Schiebebewegung, wodurch, wenn
der Chip 1 auf die Leiterstrukturoberfläche der Leiterplatte 30,
wie in 16 dargestellt ist, montiert
wird, die Reibung zwischen dem Chip 1 und der Schräge 43 reduziert
wird, wodurch die Kante des Chips 1 noch reibungsloser entlanggleitet
und die Stellung des Chips 1 korrigiert werden kann. Im Übrigen sind
die anderen Strukturen die gleichen wie die des ersten Ausführungsbeispiels,
derselbe entsprechende Abschnitt wird mit jeweils mit derselben
Nummer bezeichnet, und auf seine Beschreibung wird an der jeweiligen
Stelle verzichtet.
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Die 17 bis 19 zeigen
jeweils das sechste, das siebente und das achte Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. In diesem Fall ist der Punkt, an dem
eine Chipverbindungsdüse 40E, 40F und 40G jeweils
einander gegenüberliegende Schrägen 43 umfasst,
die zu der Achse P der Düsenmitte
symmetrisch sind, der gleiche, wie der in dem ersten Ausführungsbeispiel,
jedoch wird die Breite der Chipverbindungsdüse, betrachtet von der Seitenoberfläche, an
der Position der Höhenrichtung
geändert.
Dementsprechend sind die Breiten W1, W2 und W3 der Chipverbindungsdüsen, mit
denen die Kanten der Chips in Kontakt kommen, jeweils voneinander
unterschiedlich, und der Scheinwiderstand bei der Montage des Chips,
betrachtet von der Schwingungsvorrichtung, die die Chipverbindungsdüse hält und Ultraschall
erzeugt, wird verändert,
und demzufolge kann eine Scheinwiderstandsanpassung angestrebt werden.
Im Übrigen
sind die anderen Strukturen die gleichen wie die des ersten Ausführungsbeispiels,
derselbe entsprechende Abschnitt wird mit jeweils mit derselben
Nummer bezeichnet, und auf seine Beschreibung wird an der jeweiligen
Stelle verzichtet. Das heißt,
dass durch Ändern
der natürlichen Schwingungsfrequenz
der Chipverbindungsdüse
die Übertragung
der Schwingungsenergie auf den Chip effektiv durchgeführt werden
kann.
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Im Übrigen wird
in dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel die Schräge der Chipverbindungsdüse, die
als Spiegelfläche
fertigbearbeitet wird, zu einer Schräge ausgebildet, die aufgrund
des angewendeten DLC-Verfahrens eine sehr hohe Oberflächenhärte aufweist,
jedoch ist die Endverarbeitung nicht auf das DLC-Verfahren beschränkt; wenn
es sich bei der Schräge
allerdings um ein Düsenmaterial
mit einer Oberflächenhärte von
mehr als 40 HRC handelt, oder wenn eine Oberflächenbehandlung erfolgte, kann
die Widerstandsfähigkeit
gegenüber
Abnutzung, die für
die Verwendung in der Praxis ausreichend ist, immer noch gewährleistet werden.
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Darüber hinaus
wird in dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel die Oberflächenrautiefe
der Schräge
der Chipverbindungsdüse
so eingerichtet, dass die gemittelte Rautiefe der Mittellinie ungefähr 0,2 μm beträgt, was
eine sehr glatte Spiegeloberfläche
darstellt, wenn jedoch die Oberflächenrautiefe so eingerichtet
wird, dass sie, verglichen mit der Oberflächenrautiefe, die in den 7 und 8 gemessen
wurde, um eine Stufe glatter ist, das heißt, dass die gemittelte Rautiefe
der Mittelinien nicht mehr als 1,6 μm beträgt, die Schräge praktisch als
Spiegelfläche
fertigbearbeitet wird und die Widerstandsfähigkeit gegenüber Abnutzung
zwischen der Kante des Chips und der Schräge auf ein ausreichendes Maß reduziert
werden kann.
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Voranstehend
wurden Ausführungsbeispiele der
vorliegenden Erfindung beschrieben, jedoch ist die vorliegende Erfindung
nicht auf diese beschränkt, und
es wird der Person mit gewöhnlicher
Erfahrung auf dem Gebiet der Technik offensichtlich sein, dass die
offenbarten Ausführungsbeispiele
durch eine Person mit gewöhnlicher
Erfahrung auf dem Gebiet der Technik modifiziert werden können, ohne
dabei vom Umfang der Erfindung abzuweichen.
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Wie
oben beschrieben, kann, in Übereinstimmung
mit der Chipverbindungsdüse
der vorliegenden Erfindung, wenn der Chip bei dem Montageverfahren des
Chips mit der aktiven Seite nach unten auf der Leiterplatte befestigt
wird, der Chip in der Situation verbunden werden, in der zwischen
dem Chip und der Leiterstruktur der Leiterplatte, die verbunden
werden soll, stets Parallelität
hergestellt ist, wodurch eine Montage mit einer gleichmäßigen und
hohen Verbindungsfestigkeit erzielt werden kann.
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Dieser
Effekt ist für
alle die Fälle
von großem Nutzen,
in denen Verbindungen insbesondere durch Verwendung von Druck als
Verbindungselement bei dem Montieren mit Hilfe des Flip-Chip-Verfahrens durchgeführt werden,
und es kann noch ein größerer Effekt
erzielt werden, wenn Ultraschall als Verbindungselement verwendet
wird.