JP2001057376A - ボンディング装置及び基板の製造方法 - Google Patents
ボンディング装置及び基板の製造方法Info
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Abstract
確実に伝達することで、接合状態を安定させ、良好なボ
ンディングを行うことができるとともに、ボンディング
ツールとチップとの滑りを最小限に抑えることで、ボン
ディングツールの摩耗を低減し、長寿命化を図ることが
できるボンディング装置を提供すること。 【解決手段】セラミック基板5を搭載するボンディング
ステージ40と、SAWチップ1を吸着保持するボンデ
ィングツール34と、このボンディングツール34にボ
ンディングステージ40の面に対して垂直方向の振幅を
有する超音波を印加する超音波ホーン33と、ボンディ
ングツール34をボンディングステージ40側に加圧す
る加圧機構31とを備えるようにした。
Description
板に実装することで電子部品の組立てを行うボンディン
グ装置及びボンディング方法に関する。
部を示す図であり、“Flip−Chip Assem
bly Technique for SAW Dev
ices”(Proc.ISHM ’95)等に記載さ
れたボンディング方法を実施するものである。
c Wave)チップ(電子部品)1は、チップ本体2
の表面に電極3が厚さ0.7μmのアルミ膜で形成され
ており、電極3上に超音波を併用した熱圧着により金ボ
ールバンプ4が形成されている。電極数は例えば16個
である。
面に基板電極6が形成されており、厚さ2μmの金めっ
きが施されている。
してセラミック基板5にボンディングされる。すなわ
ち、SAWチップ1を電極3が形成された面を下向きに
して超音波ホーン12に取り付けられたボンディングツ
ール11に吸着する。超音波ホーン12は加圧機構10
に取り付けられている。
体2との接触面は平坦である。また、ボンディングツー
ル11中央にはチップ本体2をボンディングツール11
へ吸着固定するための吸着穴13が設けられており、バ
キュームホース14に接続されている。一方、セラミッ
ク基板5を基板ステージ15上に固定し、200℃に加
熱する。
ミック基板5の基板電極6との位置合わせを行う。次い
で、ボンディングツール11を鉛直下向きに駆動し、1
1.76N(0.74/バンプ)の荷重でSAWチップ
1をセラミック基板5へ加圧し、まず約0.5W程度の
低い出力で超音波振動を800ms印加する。さらに、
約2.0Wの出力で超音波振動を800ms印加する。
このとき、超音波の振動方向Hは金ボールバンプ4と基
板電極6の接合面に対して平行である。
ィング方法では、次のような問題があった。すなわち、
ボンディングツール11からチップ本体2への超音波振
動伝達効率は、ボンディングツール11の接触面11a
とチップ本体2の裏面2aとの摩擦力に依存する。この
ため、ボンディングツール11の接触面11a及びチッ
プ本体2の裏面2aの表面粗さのばらつきにより、ボン
ディング中のチップ本体2の振動がばらつき、金ボール
バンプ4と基板電極6との接合状態が安定しないという
虞があった。
ル11とチップ本体2とが若干滑ることによりボンディ
ングツール11が磨耗してしまうという問題もあった。
さらに、電極数の少ないSAWチップ1をボンディング
する場合にはバンプ当りの加圧力が大きくなり、バンプ
変形が過大になってしまう。
チップへ超音波振動を確実に伝達することで、接合状態
を安定させ、良好なボンディングを行うことができると
ともに、ボンディングツールとチップとの滑りを最小限
に抑えることで、ボンディングツールの摩耗を低減し、
長寿命化を図ることができるボンディング装置及びボン
ディング方法を提供することを目的としている。
達成するために、本発明のボンディング装置は次のよう
に構成されている。
せて上記電極を介して電子部品を上記基板に実装するボ
ンディング装置において、上記基板を搭載するワークス
テージと、上記電子部品を吸着保持するボンディングツ
ールと、このボンディングツールに上記ワークステージ
の面に対して少なくとも垂直方向の振幅を有する超音波
を印加可能な超音波ホーンと、上記ボンディングツール
を上記ワークステージ側に加圧する加圧機構とを備えて
いることを特徴とする。
グ装置であって、上記超音波ホーンは、その出力を漸次
変化可能に設けられていることを特徴とする。
グ装置であって、上記加圧機構は、その加圧力を漸次変
化可能に設けられていることを特徴とする。
に行われる。
上記電極を介して配線基板に実装する基板の製造方法に
おいて、上記電子部品を上記配線基板の所定位置に配置
して上記電子部品に主として上記基板がなす面の法線方
向に振幅を有する超音波を印加する超音波印加工程と、
この超音波印加工程と同時に、上記電子部品と上記配線
基板とを相対的に近接させる工程とを備えていることを
特徴とする。
方法であって、実質的に基板がなす面の法線方向にのみ
振幅を有する超音波を印加する超音波印加工程を備えて
いることを特徴とする。
るボンディング装置20を示す斜視図、図2はボンディ
ング装置20に組み込まれたボンディングヘッド30の
構成を示す側面図である。
の架台21上に設けられセラミック基板5を搬送する基
板搬送部22と、SAWチップ1を供給するチップ供給
部23と、このチップ供給部23からSAWチップ1を
後述するマウントステージ26に搬送するチップ搬送部
24と、チップマウントヘッド25と、マウントステー
ジ26と、後述する超音波ホーン32に超音波を印加す
る超音波発振器27と、ボンディングヘッド30と、ボ
ンディングステージ(ワークステージ)40とを備えて
いる。
向に沿って後述する超音波ホーンホルダ32を駆動する
加圧機構31と、この加圧機構31に支持された超音波
ホーンホルダ32と、この超音波ホーンホルダ32に着
脱自在に支持された超音波ホーン33と、この超音波ホ
ーン33の図2中下端に取り付けられたボンディングツ
ール34とを備えている。ボンディングツール34はタ
ングステンカーバイド製であり、加圧面は1.8×1.
8(mm)である。この加圧機構31によって、SAW
チップ1をセラミック基板5を相対的に近接させるとと
もに、金ボールバンプ4の塑性変形を促す。
0では、図3の(a)〜(c)に示すようにして、ボン
ディングを行う。なお、SAWチップ(電子部品)1
は、外形寸法が1.8×1.8×0.4(mm)であ
り、チップ本体2の表面に電極3が150×150×
0.7μmのアルミ膜で形成されており、電極3上に超
音波を併用した熱圧着により直径110μm、高さ30
μmの金ボールバンプ4が形成されている。電極数は例
えば8個である。
で形成され、その上にタングステン/ニッケル/金で構
成される基板電極6が形成されている。セラミック基板
5の外形寸法は3.0×3.0×0.5(mm)であ
る。なお、基板電極6表面には電解めっき法にて金めっ
きが0.8μm施されている。
板5は基板電極6を上向きにした状態でマウントステー
ジ26上に吸着固定され、200℃に加熱される。次に
電極3上に金ボールバンプ4を形成したSAWチップ1
をバンプ面を下向きにした状態で、チップマウントヘッ
ド25に吸着固定する。
プ4と基板電極6とを図示しないカメラを用いて位置合
わせし、SAWチップ1を2.4N(0.3N/バン
プ)の荷重で50ms加圧する。これにより金ボールバ
ンプ4の先端部が変形し、SAWチップ1がセラミック
基板5上に仮固定される。そして、セラミック基板5の
吸着固定を解除し、仮固定されているSAWチップ1と
セラミック基板5とをボンディングステージ40に移動
させる。
ステージ40では、セラミック基板5を吸着保持すると
ともに基板押え41で固定する。超音波ホーン33の先
端に取り付けたボンディングツール34をSAWチップ
1に位置決めする。
4でSAWチップを2.94N(0.37N/バンプ)
の荷重で加圧するとともに、超音波発振器27を作動さ
せ、超音波ホーン33により超音波振動を100ms印
加する。このときの振幅方向は図3の(c)中矢印Vに
示すようにセラミック基板5に対して垂直方向であり、
超音波出力は1.0Wである。続いて荷重を5.88N
(0.74N/バンプ)に増加させ、超音波振動を再度
100ms印加する。このときの超音波出力は1.5W
とした。その後ボンディングツール34を上方に引き上
げ、ボンディングを完了する。
に、図4に示すように強度測定試験(ダイシェアテス
ト)を行った。なお、図4中50はテスト用ツールであ
る。その結果、1バンプ当り1.0Nの接合強度が得ら
れていることがわかった。ボンディング後の金ボールバ
ンプ4のバンプ径はφ130μmであり、変形した金ボ
ールバンプ4が基板電極6からはみでることはなかっ
た。さらに連続してボンディングし、ボンディングツー
ル34の寿命を調べたところ、ボンディングツールの磨
耗は非常に少なく、20万ボンド以上であることがわか
った。
平方向に印加する従来方式でボンディングを行った。加
圧荷重を同一として超音波出力を変化させたところ、超
音波出力を2.0Wとしたときにバンプ当り1.0Nの
接合強度が得られたが、バンプ変形量や接合強度のばら
つきが大きくなっていることがわかった。これはボンデ
ィングツールからSAWチップへの超音波振動の伝達が
安定していないためと考えられる。また、5万ボンドを
超えた時点でボンディングツール加圧面の磨耗によりボ
ンディング中のチップ割れが多発した。
るものではない。すなわち、上述した実施の形態では、
チップ本体に適用した例について説明したが、その他に
GaAsチップや半導体チップ(ディスクリート)等へ
適用しても同様の効果が得られる。また、バンプについ
ては金ボールバンプだけではなく、金めっきバンプを用
いても良い。このほか、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で種々変形実施可能であるのは勿論である。
磨耗を減少させ、ボンディングコストを低減することが
できる。また、電極数の少ないチップをボンディングす
る場合において、バンプの変形を過大にすることなく安
定した接合を得ることができる。
を示す斜視図。
グヘッドを示す側面図。
示す説明図。
Claims (5)
- 【請求項1】電極が形成された面を基板に対向させて上
記電極を介して電子部品を上記基板に実装するボンディ
ング装置において、 上記基板を搭載するワークステージと、 上記電子部品を吸着保持するボンディングツールと、 このボンディングツールに上記ワークステージの面に対
して少なくとも垂直方向の振幅を有する超音波を印加可
能な超音波ホーンと、 上記ボンディングツールを上記ワークステージ側に加圧
する加圧機構とを備えていることを特徴とするボンディ
ング装置。 - 【請求項2】上記超音波ホーンは、その出力を漸次変化
可能に設けられていることを特徴とする請求項1に記載
のボンディング装置。 - 【請求項3】上記加圧機構は、その加圧力を漸次変化可
能に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の
ボンディング装置。 - 【請求項4】電極が形成された部品を少なくとも上記電
極を介して配線基板に実装する基板の製造方法におい
て、 上記電子部品を上記配線基板の所定位置に配置して上記
電子部品に主として上記基板がなす面の法線方向に振幅
を有する超音波を印加する超音波印加工程と、 この超音波印加工程と同時に、上記電子部品と上記配線
基板とを相対的に近接させる工程とを備えていることを
特徴とする基板の製造方法。 - 【請求項5】実質的に基板がなす面の法線方向にのみ振
幅を有する超音波を印加する超音波印加工程を備えてい
ることを特徴とする請求項4に記載の基板の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11230704A JP2001057376A (ja) | 1999-08-17 | 1999-08-17 | ボンディング装置及び基板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11230704A JP2001057376A (ja) | 1999-08-17 | 1999-08-17 | ボンディング装置及び基板の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001057376A true JP2001057376A (ja) | 2001-02-27 |
Family
ID=16912017
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11230704A Pending JP2001057376A (ja) | 1999-08-17 | 1999-08-17 | ボンディング装置及び基板の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001057376A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005142537A (ja) * | 2003-10-15 | 2005-06-02 | Bondotekku:Kk | 縦振接合方法及び装置 |
JP2005183459A (ja) * | 2003-12-16 | 2005-07-07 | Fujitsu Ltd | 電子部品のボンディング方法及び装置 |
-
1999
- 1999-08-17 JP JP11230704A patent/JP2001057376A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005142537A (ja) * | 2003-10-15 | 2005-06-02 | Bondotekku:Kk | 縦振接合方法及び装置 |
JP2005183459A (ja) * | 2003-12-16 | 2005-07-07 | Fujitsu Ltd | 電子部品のボンディング方法及び装置 |
JP4585196B2 (ja) * | 2003-12-16 | 2010-11-24 | 富士通セミコンダクター株式会社 | 電子部品のボンディング方法及び装置 |
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