JP2002252253A - Method and apparatus for jointing component - Google Patents

Method and apparatus for jointing component

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for jointing a component and its jointing apparatus by which a product failure caused when a component is jointed by effecting an ultrasonic vibration can be decreased compared with the past. SOLUTION: When jointing a semiconductor chip 150 and a circuit substrate 20 through a bump 11 together, a major vibration direction 97 of the ultrasonic vibration is obtained from a controlling device 110 on the basis of at least one factor among a number of the bump, a location of the bump, a material of the bump, and a height of the bump, and a piezoelectric element 91 is directed in the major vibration direction and is subjected to the ultrasonic vibration. Thereby, friction effected to each bump is almost uniformed, a deterioration of joint strength caused from a mispositioning of semiconductor chip and a reduction of contact area of bump can be prevented, and the occurrence of product failure can be more reduced compared with the past.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体ウエ
ハから切り分けたいわゆるベアチップのような電子部品
を例えば回路基板上にバンプを介して直接に搭載して超
音波振動を作用させて接合するフリップチップ実装等に
適用可能な部品接合方法及び装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flip chip in which an electronic component such as a so-called bare chip cut from a semiconductor wafer is directly mounted on a circuit board via a bump, for example, and subjected to ultrasonic vibration to join the flip chip. The present invention relates to a component joining method and device applicable to mounting and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、電子機器の小型、軽量化、及び機
器に用いられる電子部品の高周波化に伴い、電子部品を
直接に回路基板上に搭載して接合するフリップチップ実
装が用いられてきている。中でも、SAWフィルタや水
晶発振器などの微小デバイスをパッケージ基板に実装す
る際に、超音波振動を上記微小デバイスに与えることに
よって、上記微小デバイス又は上記パッケージ基板上に
形成されたバンプを介して上記パッケージ基板上に上記
微小デバイスを接合する超音波接合フリップチップ実装
方式が多く用いられている。
2. Description of the Related Art In recent years, as electronic devices have become smaller and lighter and electronic components used in the devices have been operated at higher frequencies, flip-chip mounting in which electronic components are directly mounted on a circuit board and joined has been used. I have. Above all, when a micro device such as a SAW filter or a crystal oscillator is mounted on a package substrate, by applying ultrasonic vibration to the micro device, the package is formed via a bump formed on the micro device or the package substrate. An ultrasonic bonding flip-chip mounting method for bonding the above-described micro device on a substrate is often used.

【0003】図16には、上記パッケージ基板上に上記
微小デバイスを接合するための部品接合装置30の構成
の内、主な構成部分として、ヘッド2と、認識装置6
と、ステージ8とを図示している。ヘッド2は、上記微
小デバイスに相当する電子部品1を保持し、該電子部品
1を回路基板9上の接合位置に接合するため位置決めさ
れた後、保持している電子部品1を回路基板9上に押圧
しかつ超音波振動を電子部品1に作用させながら接合さ
せる装置である。よってヘッド2には、上記超音波振動
を発生する超音波振動発生部3と、先端部に電子部品1
を吸着保持するための保持部4aを有し上記超音波振動
発生部3に取り付けられるノズル4と、上記超音波振動
発生部3及びノズル4をノズル4の周方向に回転させる
回転装置5とを有する。尚、該ヘッド2は、不図示の移
動装置にて例えばX方向に移動する。
[0003] FIG. 16 shows a head 2 and a recognizing device 6 as main components of a component bonding device 30 for bonding the microdevice on the package substrate.
And a stage 8 are shown. The head 2 holds the electronic component 1 corresponding to the micro device, and after positioning the electronic component 1 at a bonding position on the circuit board 9, places the held electronic component 1 on the circuit board 9. This is a device for joining the electronic components 1 while pressing the electronic components 1 with ultrasonic waves. Therefore, the head 2 has an ultrasonic vibration generator 3 for generating the ultrasonic vibration, and the electronic component 1
A nozzle 4 having a holding portion 4a for sucking and holding the nozzle, and being attached to the ultrasonic vibration generating portion 3, and a rotating device 5 for rotating the ultrasonic vibration generating portion 3 and the nozzle 4 in the circumferential direction of the nozzle 4. Have. The head 2 is moved, for example, in the X direction by a moving device (not shown).

【0004】ステージ8には上記回路基板9が載置さ
れ、ステージ8は例えばY方向に移動可能な構造を有す
る。認識装置6は、上記保持部4aに保持されている電
子部品1の姿勢を認識する撮像カメラを備え、撮像情報
は表示部7に表示される。保持部4aに保持されている
電子部品1が回路基板9上の接合位置に接合されるよう
に、上記撮像情報に基づき、上記ヘッド2及びステージ
8がX、Y方向に移動する。
[0006] The circuit board 9 is mounted on the stage 8, and the stage 8 has a structure movable in, for example, the Y direction. The recognition device 6 includes an imaging camera that recognizes the attitude of the electronic component 1 held by the holding unit 4a, and imaging information is displayed on the display unit 7. The head 2 and the stage 8 move in the X and Y directions based on the imaging information so that the electronic component 1 held by the holding unit 4a is joined to the joining position on the circuit board 9.

【0005】上述の構成を有する部品接合装置30によ
る従来の電子部品接合方法について説明する。ヘッド2
が部品保持位置に移動し、保持部4aによって電子部品
1を吸着保持する。次に、保持部4aに保持された電子
部品1を認識装置6にて認識し、保持されている電子部
品1の位置及び角度を検出した後、回路基板9上の接合
位置へ正しく接合可能なように、上記認識結果に基づい
てヘッド2及び回転装置5を動作させて電子部品1の位
置補正を行なう。そして回路基板9上の上記接合位置へ
電子部品1を搭載しさらに押圧する。このとき、超音波
振動発生部3を動作させて、ノズル4及び保持部4aを
介して電子部品1に超音波振動を作用させる。上記押圧
動作及び超音波振動の作用により、電子部品1に接合さ
れている図17に示すバンプ11と、回路基板9上の電
極部10とが、両者の金属拡散現象にて接合する。
[0005] A conventional electronic component joining method using the component joining apparatus 30 having the above-described configuration will be described. Head 2
Moves to the component holding position, and the electronic component 1 is sucked and held by the holding unit 4a. Next, the electronic device 1 held by the holding unit 4a is recognized by the recognition device 6, and the position and angle of the held electronic component 1 are detected. In this way, the position of the electronic component 1 is corrected by operating the head 2 and the rotating device 5 based on the recognition result. Then, the electronic component 1 is mounted on the bonding position on the circuit board 9 and further pressed. At this time, the ultrasonic vibration generating unit 3 is operated to apply ultrasonic vibration to the electronic component 1 via the nozzle 4 and the holding unit 4a. By the action of the pressing operation and the ultrasonic vibration, the bump 11 shown in FIG. 17 joined to the electronic component 1 and the electrode portion 10 on the circuit board 9 are joined by the metal diffusion phenomenon of both.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、超音波振動
を印加する前に上記バンプ11を上記電極部10に接触
させた時点の搭載位置に対して、電子部品1に超音波振
動を印加することによって、上記搭載位置からずれた位
置に電子部品1が移動して接合されてしまうことがあ
る。これは、バンプ11の配置が超音波振動の振動方向
に対して対称でない場合に、接合が進行するときに各バ
ンプ11における摩擦力のバランスが崩れることにより
生じる。例えば図20に示すように、バンプ11が3つ
存在する電子部品1に対して矢印14の方向に沿って上
記超音波振動を作用させたような場合が相当する。電子
部品1の位置ずれ量が大きいときには、接合後の製品が
不良となることもある。
By the way, before applying the ultrasonic vibration, the ultrasonic vibration is applied to the electronic component 1 at the mounting position at the time when the bump 11 is brought into contact with the electrode portion 10. Accordingly, the electronic component 1 may be moved to a position shifted from the mounting position and joined. This is caused when the arrangement of the bumps 11 is not symmetrical with respect to the vibration direction of the ultrasonic vibration, and the balance of the frictional force at each bump 11 is lost when the bonding proceeds. For example, as shown in FIG. 20, this case corresponds to a case where the above ultrasonic vibration is applied to the electronic component 1 having three bumps 11 along the direction of the arrow 14. When the displacement of the electronic component 1 is large, the product after bonding may be defective.

【0007】これに対して、接合強度をできるだけ維持
するとともに接合位置ずれを防ぐような接合条件を求め
て対策を施す場合もあるが、接合強度及び位置ずれに関
する不良がゼ口となる接合条件が必ずしも得られるもの
ではない。一般的に、超音波振動の振幅を抑えることに
よって接合位置ずれは減少するが、これは接合強度の低
下を招く。つまり、接合強度を増すことと接合位置ずれ
を抑えることは相反する関係にあるといえる。
[0007] On the other hand, there are cases where measures are taken to find the joining conditions that maintain the joining strength as much as possible and prevent the displacement of the joining position. Not always available. Generally, by suppressing the amplitude of the ultrasonic vibration, the displacement of the joining position is reduced, but this causes a decrease in the joining strength. That is, it can be said that increasing the joining strength and suppressing the displacement of the joining position are in a contradictory relationship.

【0008】又、接合前において円形状のバンプ11
は、超音波振動を印加されて接合されると、通常、楕円
形に変形する。よって、電子部品1が回路基板9上に搭
載されたとき、図18に示すように、バンプ11が回路
基板9の電極部10の周縁部に位置した場合、上記超音
波振動の印加による上記変形により、図19に示すよう
に、回路基板9の電極部10の端部に接合したバンプ1
1は、該電極部10に隣接する配線パターンにまで達
し、電気的なショートを引き起こして製品が不良となる
場合がある。又、上記ショートに至らない場合であって
も、バンプ11の変形によってバンプ11が電極部10
からはみだして、バンプ11の接合面積の減少による接
合強度の低下を起こし製品不良となる場合もある。これ
らに対しても、接合強度をできるだけ維持するととも
に、バンプ11の変形を防ぐような接合条件を求め対策
を施すこともあるが、必ずしも不良をゼロに抑える接合
条件が得られるものではない。
Before bonding, the circular bump 11
When they are joined by applying ultrasonic vibration, they usually deform into an elliptical shape. Therefore, when the electronic component 1 is mounted on the circuit board 9 and the bumps 11 are located on the periphery of the electrode portion 10 of the circuit board 9 as shown in FIG. As a result, as shown in FIG. 19, the bump 1 bonded to the end of the electrode portion 10 of the circuit board 9
1 may reach the wiring pattern adjacent to the electrode portion 10 and cause an electrical short, resulting in a defective product. Even when the short circuit does not occur, the bump 11 is deformed by the
In some cases, the bonding strength may be reduced due to a reduction in the bonding area of the bumps 11 and the product may be defective. In these cases as well, while maintaining the bonding strength as much as possible, a bonding condition that prevents the deformation of the bump 11 may be sought, and countermeasures may be taken. However, the bonding condition that suppresses the defect to zero is not always obtained.

【0009】このように、従来の電子部品接合方法で
は、電子部品の接合位置のずれが発生したり、バンプ変
形によるショート及び接合強度低下が発生して、製品不
良が発生するという問題がある。又、製品不良の発生を
防止する接合条件を求めるために長時間を要するという
問題や、求めた条件によっては接合強度が低下し製品不
良が発生するという問題もある。本発明は、このような
問題点を解決するためになされたもので、超音波振動を
作用させて部品接合を行なうときに、製品不良の発生を
従来に比べて低減可能な部品接合方法、及び該部品接合
方法を実行する部品接合装置を提供することを目的とす
る。
As described above, in the conventional electronic component bonding method, there is a problem that the bonding position of the electronic component is shifted, a short circuit is caused by the deformation of the bump, and the bonding strength is reduced, resulting in a defective product. In addition, there is a problem that it takes a long time to find bonding conditions for preventing the occurrence of product defects, and there is also a problem that, depending on the obtained conditions, bonding strength is reduced and product defects occur. The present invention has been made in order to solve such a problem, and when performing component bonding by applying ultrasonic vibration, a component bonding method capable of reducing the occurrence of product defects as compared with the related art, and An object of the present invention is to provide a component joining apparatus that executes the component joining method.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の第1態様の部品
接合方法は、電子部品の電極と、回路形成体の電極部と
をバンプを介して接合する部品接合方法において、上記
接合を行なうに際し作用させる超音波振動の振動方向
を、上記バンプの位置ずれを防止する方向に変化させた
後、上記接合を行なうことを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a component bonding method for bonding an electrode of an electronic component and an electrode portion of a circuit forming body via a bump. The method is characterized in that the bonding is performed after changing the vibration direction of the ultrasonic vibration to be applied in the direction to prevent the displacement of the bump.

【0011】又、上記振動方向は、上記バンプの数、上
記バンプの配置位置、上記バンプの材質、及び上記バン
プの高さの内の少なくとも一つの要素に基づいて求めら
れ、上記半導体チップ及び上記回路形成体を上記振動方
向に沿って相対的に超音波振動させながら上記接合を行
なうようにすることもできる。
Further, the vibration direction is obtained based on at least one of the number of the bumps, the position of the bumps, the material of the bumps, and the height of the bumps. The bonding may be performed while relatively ultrasonically vibrating the circuit forming body along the vibration direction.

【0012】又、上記バンプの配置位置に基づいて上記
振動方向を求めるとき、上記振動方向は、上記バンプの
配置をほぼ対称とする対称軸に沿う方向として求めるこ
ともできる。
When the vibration direction is determined based on the arrangement position of the bumps, the vibration direction may be determined as a direction along an axis of symmetry that makes the arrangement of the bumps substantially symmetric.

【0013】又、上記振動方向は、上記電極又は上記電
極部の領域内で上記バンプが上記超音波振動により接合
する方向とすることもできる。
Further, the vibration direction may be a direction in which the bumps are joined by the ultrasonic vibration in the region of the electrode or the electrode portion.

【0014】さらに本発明の第2態様の部品接合装置
は、電子部品の電極と、回路形成体の電極部とをバンプ
を介して接合するバンプ接合装置と、上記バンプ接合装
置による接合動作時に上記電子部品及び上記回路形成体
を振動方向に沿って相対的に超音波振動させる超音波振
動発生装置と、上記バンプの数、上記バンプの配置位
置、上記バンプの材質、及び上記バンプの高さの内の少
なくとも一つの要素に基づいて上記振動方向を求め、求
めた振動方向に沿って上記超音波振動発生装置に超音波
振動を発生させる制御装置と、を備えたことを特徴とす
る。
Further, a component bonding apparatus according to a second aspect of the present invention includes a bump bonding apparatus for bonding an electrode of an electronic component and an electrode portion of a circuit forming body via a bump, and a bump bonding apparatus for performing the bonding operation by the bump bonding apparatus. An ultrasonic vibration generator that relatively ultrasonically vibrates the electronic component and the circuit forming body along the vibration direction, and the number of the bumps, the arrangement position of the bumps, the material of the bumps, and the height of the bumps And a control device for determining the vibration direction based on at least one of the elements, and causing the ultrasonic vibration generator to generate ultrasonic vibration along the determined vibration direction.

【0015】上記第2態様において、上記バンプ接合装
置は、上記電子部品と同じ大きさにてなる保持部材を先
端に取り付けたノズルに上記超音波振動発生装置を取り
付けた構成を有するとき、該バンプ接合装置は、さら
に、上記超音波振動発生装置を上記ノズルの周方向に回
転させる回転装置を有し、上記制御装置は、上記回転装
置による上記回転を制御して上記超音波振動発生装置を
上記振動方向に沿って配置させて上記振動方向に沿った
超音波振動を上記超音波振動発生装置に発生させ、上記
超音波振動発生装置は、上記回転装置による回転に対し
て上記電子部品を保持可能な姿勢に上記ノズルの取り付
けを変更する取付変更機構を有するように構成すること
もできる。
[0015] In the second aspect, when the bump bonding apparatus has a configuration in which the ultrasonic vibration generating device is attached to a nozzle having a holding member having the same size as the electronic component attached to a tip end thereof, The joining device further includes a rotating device that rotates the ultrasonic vibration generating device in a circumferential direction of the nozzle, and the control device controls the rotation by the rotating device to control the ultrasonic vibration generating device. The ultrasonic vibration generator is arranged along the vibration direction to generate ultrasonic vibrations along the vibration direction, and the ultrasonic vibration generator can hold the electronic component against rotation by the rotating device. It is also possible to have a mounting change mechanism for changing the mounting of the nozzle to an appropriate posture.

【0016】又、上記第2態様において、上記保持部材
を撮像する撮像装置と、該撮像情報を可視的に表示する
モニタとをさらに備えるように構成することもできる。
Further, in the second aspect, it is possible to further comprise an imaging device for imaging the holding member, and a monitor for visually displaying the imaging information.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】本発明の実施形態である部品接合
方法、及び該部品接合方法を実行する部品接合装置につ
いて、図を参照しながら以下に説明する。尚、各図にお
いて同じ構成部分については同じ符号を付している。
又、この明細書で回路形成体とは、樹脂基板、紙−フェ
ノール基板、セラミック基板、ガラス・エポキシ(ガラ
エポ)基板、フィルム基板等の回路基板、単層基板若し
くは多層基板などの回路基板、部品、筐体、又は、フレ
ーム等、回路が形成されている対象物を意味する。尚、
本実施形態では、回路基板を例に採る。又、電子部品の
一例として、本実施形態では半導体ウエハより切り分け
た半導体チップを例に採る。又、本実施形態では、該半
導体チップの電極に金にてなるバンプが形成されてい
る。しかしながら、電子部品、及びバンプ形成されてい
る部材は、上述の場合に限定するものではない。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A description will be given below of a component joining method according to an embodiment of the present invention and a component joining apparatus for executing the component joining method with reference to the drawings. In the drawings, the same components are denoted by the same reference numerals.
In this specification, the term "circuit-forming body" refers to a circuit board such as a resin board, a paper-phenol board, a ceramic board, a glass epoxy (glass epoxy) board, a film board, a circuit board such as a single-layer board or a multilayer board, or a component. , A housing, a frame or the like, on which a circuit is formed. still,
In the present embodiment, a circuit board is taken as an example. In this embodiment, a semiconductor chip cut from a semiconductor wafer is taken as an example of an electronic component. Further, in the present embodiment, bumps made of gold are formed on the electrodes of the semiconductor chip. However, the electronic component and the member on which the bump is formed are not limited to the above-described case.

【0018】図1に示すように、上記実施形態の部品接
合装置101は、大別して、部品供給装置102、回路
形成体保持装置としての機能を果たす一例としてのボン
ディングステージ103、部品反転装置104、バンプ
接合装置105、回路基板搬送装置106、撮像装置1
24、及び制御装置110を備える。上記部品供給装置
102には、半導体ウエハに形成された集積回路の電極
にバンプが形成され、さらに個々の集積回路毎にスクラ
イブされた状態のウエハ112がマガジンリフタ111
から供給される。上記部品供給装置102は、上記ウエ
ハ112のいわゆる引き延ばしを行って、上記集積回路
部分が形成された個々の上記半導体チップに分割し、該
分割によりウエハ112から切り分けられた半導体チッ
プ150を供給する装置である。本実施形態では、図9
に示すように半導体チップ150の電極13にはバンプ
11が形成されている。尚、本実施形態において上記バ
ンプ11における直径寸法Iは、約100μmであり、
半導体チップ150の電極13上における土台部分11
aの高さ寸法IIIは約30〜35μmであり、全高寸法I
Iは約70〜75μmである。又、後述するように、バ
ンプ11は、回路基板20の電極部21に押圧される
が、押圧後のつぶれたバンプ(以後、つぶれたバンプ1
1に対して符号「12」を付す)は、図10に示すよう
な形状であり、バンプ12の高さ寸法IVは、上記土台部
分11aの高さ寸法IIIにほぼ等しい。
As shown in FIG. 1, the component bonding apparatus 101 of the above embodiment is roughly divided into a component supply apparatus 102, a bonding stage 103 as an example that functions as a circuit formed body holding apparatus, a component reversing apparatus 104, Bump bonding device 105, circuit board transfer device 106, imaging device 1
24, and a control device 110. In the component supply apparatus 102, a bump 112 is formed on an electrode of an integrated circuit formed on a semiconductor wafer, and a wafer 112 scribed for each integrated circuit is placed in a magazine lifter 111.
Supplied from The component supply apparatus 102 is an apparatus that performs so-called stretching of the wafer 112, divides the wafer 112 into individual semiconductor chips on which the integrated circuit portions are formed, and supplies the semiconductor chips 150 cut from the wafer 112 by the division. It is. In the present embodiment, FIG.
The bumps 11 are formed on the electrodes 13 of the semiconductor chip 150 as shown in FIG. In this embodiment, the diameter dimension I of the bump 11 is about 100 μm,
Base portion 11 on electrode 13 of semiconductor chip 150
a is about 30 to 35 μm, and the total height I is
I is about 70-75 μm. As will be described later, the bump 11 is pressed by the electrode portion 21 of the circuit board 20, but the crushed bump after pressing (hereinafter, the crushed bump 1) is pressed.
1 is given a shape as shown in FIG. 10 and the height IV of the bump 12 is substantially equal to the height III of the base portion 11a.

【0019】又、部品供給装置102に供給されたウエ
ハ112及び個々の上記半導体チップ150の状態は、
部品供給装置102の上方に設置されたウエハ認識装置
113にて撮像され、その撮像情報は制御装置110に
供給される。尚、上述のように本実施形態では、電子部
品として上記半導体チップを例に採っているので、この
ような形態の部品供給装置102を備えるが、処理する
電子部品の形態が異なればそれに対応して当然に部品供
給装置の形態も変更されることになる。
The states of the wafer 112 and the individual semiconductor chips 150 supplied to the component supply device 102 are as follows:
An image is captured by the wafer recognition device 113 installed above the component supply device 102, and the captured image information is supplied to the control device 110. Note that, as described above, in the present embodiment, the above-described semiconductor chip is taken as an example of the electronic component. Therefore, the component supply device 102 having such a form is provided. Naturally, the form of the component supply device is also changed.

【0020】上記回路基板搬送装置106は、当該部品
接合装置101へ回路基板20を搬入、搬出する装置で
ある。上記ボンディングステージ103は、上記回路基
板搬送装置106にて搬入された上記回路基板20を載
置してバンプ接合を行なうためのステージであり、図1
1に示すように、いわゆるボールねじ構造にてなり駆動
部としてのモータ114を有するY軸ロボット107に
て、Y方向へ滑動する。又、ボンディングステージ10
3は、回路基板搬送装置106から供給される回路基板
20の大きさに応じて、該回路基板20をボンディング
ステージ103上に載置するため、上記回路基板20の
Y方向に沿った周縁部分を保持しX方向に可動な基板規
正部115と、上記回路基板20のX方向に沿った周縁
部分を保持しY方向に可動な基板規正部116とを備え
る。又、上記ボンディングステージ103には、上記回
路基板20を吸着保持するための吸入用通路が形成され
ており上記吸入用通路は吸引装置117に連通してい
る。又、バンプ接合のために上記回路基板20を約15
0℃に加熱する加熱装置118が備わる。
The circuit board transport device 106 is a device for loading and unloading the circuit board 20 from and to the component joining device 101. The bonding stage 103 is a stage for mounting the circuit board 20 carried in by the circuit board transfer device 106 and performing bump bonding.
As shown in FIG. 1, a Y-axis robot 107 having a so-called ball screw structure and having a motor 114 as a drive unit slides in the Y direction. Also, the bonding stage 10
In order to mount the circuit board 20 on the bonding stage 103 in accordance with the size of the circuit board 20 supplied from the circuit board transport device 106, the peripheral portion of the circuit board 20 along the Y direction is It has a board setting part 115 that is held and movable in the X direction, and a board setting part 116 that holds a peripheral portion of the circuit board 20 along the X direction and is movable in the Y direction. Further, a suction passage for sucking and holding the circuit board 20 is formed in the bonding stage 103, and the suction passage communicates with the suction device 117. In addition, the circuit board 20 is about 15
A heating device 118 for heating to 0 ° C. is provided.

【0021】上記ウエハ112では、当然に、上記バン
プ11を有する回路形成部分が上を向いている。そし
て、分割された上記半導体チップ150のそれぞれは、
部品供給装置102に備わる突き上げ装置120にて上
記半導体チップ150の厚み方向に突き上げられた後、
部品反転装置104にて一つずつ保持される。部品反転
装置104は、上記部品供給装置102から上記半導体
チップ150を保持し該半導体チップ150の電極13
に形成されているバンプ11が上記ボンディングステー
ジ103上に載置されている上記回路基板20に対向す
るように、保持した半導体チップ150を反転する装置
である。
In the wafer 112, the circuit forming portion having the bumps 11 naturally faces upward. Then, each of the divided semiconductor chips 150 is
After being pushed up in the thickness direction of the semiconductor chip 150 by the push-up device 120 provided in the component supply device 102,
The parts are held one by one by the component reversing device 104. The component reversing device 104 holds the semiconductor chip 150 from the component supply device 102 and holds the electrode 13 of the semiconductor chip 150.
This is an apparatus for inverting the held semiconductor chip 150 such that the bump 11 formed on the semiconductor substrate 150 faces the circuit board 20 mounted on the bonding stage 103.

【0022】バンプ接合装置105は、上記部品反転装
置104から上記半導体チップ150を受け取り上記ボ
ンディングステージ103へ搬送した後、ボンディング
ステージ103に載置されている上記回路基板20の所
定位置へ、保持している半導体チップ150をZ方向に
押圧するとともに超音波振動を作用させて上記バンプ1
1を回路基板20の電極部21へ接合する装置である。
該接合装置105は、図2及び図12に示すように、半
導体チップ150を保持する部品保持装置96と、半導
体チップ150をバンプ11を介して回路基板20に押
圧するボイスコイルモータ(VCM)121と、該ボイ
スコイルモータ121による押圧動作時に、本実施形態
では半導体チップ150を主振動方向に沿って超音波振
動させる圧電素子91を有する超音波振動発生装置9
と、本実施形態において特徴的な構成部分の一つであ
り、制御装置110の制御に基づいて下記のノズル93
の周方向(θ方向と記す場合もある)に上記圧電素子9
1を回転させる回転装置122とを備える。上記圧電素
子91は、発振器133を介して制御装置110に接続
される。
The bump bonding apparatus 105 receives the semiconductor chip 150 from the component reversing apparatus 104, conveys the semiconductor chip 150 to the bonding stage 103, and then holds the semiconductor chip 150 at a predetermined position on the circuit board 20 mounted on the bonding stage 103. Pressing the semiconductor chip 150 in the Z direction and applying ultrasonic vibration to the bump 1
1 is a device for joining the circuit board 1 to the electrode section 21 of the circuit board 20.
As shown in FIGS. 2 and 12, the joining device 105 includes a component holding device 96 that holds the semiconductor chip 150 and a voice coil motor (VCM) 121 that presses the semiconductor chip 150 onto the circuit board 20 via the bump 11. And an ultrasonic vibration generator 9 having a piezoelectric element 91 for ultrasonically vibrating the semiconductor chip 150 in the main vibration direction in the present embodiment when the voice coil motor 121 performs a pressing operation.
And one of the characteristic components in the present embodiment, and based on the control of the control device 110, the following nozzle 93
In the circumferential direction of the piezoelectric element 9 (sometimes referred to as the θ direction).
And a rotation device 122 for rotating the rotation device 1. The piezoelectric element 91 is connected to the control device 110 via the oscillator 133.

【0023】上記部品保持装置96は、図12に示すよ
うに、本実施形態では保持される半導体チップ150と
同形状で同じ大きさにてなり、上記半導体チップ150
を保持する保持部材95と、先端に保持部材95を取り
付け本実施形態では上記半導体チップ150を吸着保持
するための吸引用通路94が軸方向に沿って形成されて
いるノズル93と、上記吸引用通路94に連通し制御装
置110にて動作制御される吸引装置119と、を備え
る。尚、半導体チップ150の保持方法としては、上述
の吸着動作に限定されるものではなく、例えば機械的に
保持するように構成することもできる。
As shown in FIG. 12, in the present embodiment, the component holding device 96 has the same shape and the same size as the semiconductor chip 150 to be held.
And a nozzle 93 having a suction passage 94 formed along the axial direction for holding the semiconductor chip 150 by suction in the present embodiment. And a suction device 119 that communicates with the passage 94 and is operationally controlled by the control device 110. In addition, the method of holding the semiconductor chip 150 is not limited to the above-described suction operation, and may be configured to mechanically hold the semiconductor chip 150, for example.

【0024】保持部材95を、保持される半導体チップ
150と同形状で同じ大きさとするのは以下の理由によ
る。即ち、保持する半導体チップ150に対して保持部
材95が小さいときには、半導体チップ150の全体に
超音波振動が伝導しないため、接合強度が悪化するとい
う問題が生じる場合がある。逆に、保持する半導体チッ
プ150に対して保持部材95が大きいときには、半導
体チップ150と、保持部材95の半導体チップ接触面
とが超音波振動により擦れるため、保持部材95の上記
半導体チップ接触面が磨耗し、上記半導体チップ接触面
に半導体チップ150と同形状の窪みができる場合があ
る。よって、上記半導体チップ接触面にて半導体チップ
150の位置ずれが生じたときには、半導体チップ15
0に局所的な荷重が作用し半導体チップ150を破損す
る場合があるからである。よって、保持部材95は、保
持される半導体チップ150と同形状で同じ大きさとす
るのが好ましい。
The reason why the holding member 95 has the same shape and the same size as the semiconductor chip 150 to be held is as follows. That is, when the holding member 95 is smaller than the semiconductor chip 150 to be held, ultrasonic vibration is not transmitted to the entire semiconductor chip 150, so that a problem that the bonding strength is deteriorated may occur. Conversely, when the holding member 95 is large with respect to the semiconductor chip 150 to be held, the semiconductor chip 150 and the semiconductor chip contact surface of the holding member 95 are rubbed by ultrasonic vibration. In some cases, the semiconductor chip 150 may be worn and a depression having the same shape as the semiconductor chip 150 may be formed on the semiconductor chip contact surface. Therefore, when the semiconductor chip 150 is displaced on the semiconductor chip contact surface, the semiconductor chip 15
This is because a local load may act on the semiconductor chip 150 to damage the semiconductor chip 150. Therefore, it is preferable that the holding member 95 has the same shape and the same size as the semiconductor chip 150 to be held.

【0025】上記ボイスコイルモータは、本実施形態で
は、上記バンプ11と上記回路基板20の電極部21と
を接合するため、上記電極部21に対して上記バンプ1
1を対向させてバンプ11と上記電極部21とが互いに
近接する方向(本実施形態では、Z方向)へ上記半導体
チップ150を移動し、バンプ11と上記電極部21と
を押圧する。
In the present embodiment, the voice coil motor joins the bumps 11 and the electrode portions 21 of the circuit board 20 with each other.
The semiconductor chip 150 is moved in a direction in which the bumps 11 and the electrode portions 21 approach each other (Z direction in the present embodiment) so that the bumps 11 are opposed to each other, and the bumps 11 and the electrode portions 21 are pressed.

【0026】上記超音波振動発生装置9は、上記バンプ
11と回路基板20側の電極部21との間に摩擦熱を発
生させて、上記ボンディングステージ3の加熱温度の低
減を図りかつ上記バンプ11の接合を強固なものにする
ため、上記バンプ11を振動させるための超音波振動を
発生する装置である。該超音波振動発生装置9は、図1
2に示すように、複数積層された圧電素子91と該圧電
素子91が一端部に接続される超音波ホーン92とを備
え、これらの圧電素子91に電圧が印加されることで、
圧電素子91の積層方向に相当する主振動方向97に沿
って超音波振動を発生する。発生した上記主振動方向9
7への振動は、超音波ホーン92にて増幅される。超音
波ホーン92の他端部には、上記半導体チップ150を
保持する上記保持部材95を先端に設けたノズル93が
取り付けられており、圧電素子91の上記振動により、
ノズル93、即ち保持部材95に保持されている半導体
チップ150が上記主振動方向97へ超音波振動する。
尚、圧電素子91は上記主振動方向97へ振動するが、
発生した振動が上記半導体チップ150へ伝導する過程
にて、実際には種々の方向への振動が生じる。よって、
上記半導体チップ150では主たる振動方向は上記主振
動方向97であるが実際には種々の方向へ振動してい
る。
The ultrasonic vibration generator 9 generates frictional heat between the bumps 11 and the electrode portions 21 on the circuit board 20 side to reduce the heating temperature of the bonding stage 3 and to reduce the temperature of the bumps 11. This is an apparatus for generating ultrasonic vibration for vibrating the bump 11 in order to strengthen the bonding of the bumps. The ultrasonic vibration generating device 9 is shown in FIG.
As shown in FIG. 2, a piezoelectric element 91 having a plurality of layers and an ultrasonic horn 92 to which the piezoelectric element 91 is connected at one end are provided. When a voltage is applied to these piezoelectric elements 91,
Ultrasonic vibration is generated along a main vibration direction 97 corresponding to the laminating direction of the piezoelectric elements 91. The generated main vibration direction 9
The vibration to 7 is amplified by the ultrasonic horn 92. At the other end of the ultrasonic horn 92, a nozzle 93 provided at the tip with the holding member 95 for holding the semiconductor chip 150 is attached, and by the vibration of the piezoelectric element 91,
The nozzle 93, that is, the semiconductor chip 150 held by the holding member 95 vibrates ultrasonically in the main vibration direction 97.
The piezoelectric element 91 vibrates in the main vibration direction 97,
In the process of transmitting the generated vibration to the semiconductor chip 150, vibrations in various directions actually occur. Therefore,
In the semiconductor chip 150, the main vibration direction is the main vibration direction 97, but it actually vibrates in various directions.

【0027】部品接合装置101では、上記ボンディン
グステージ103にて約150℃に加熱された上記回路
基板20に対して上記半導体チップ150の上記バンプ
11を押圧した後、上記半導体チップ150を介して上
記バンプ11を超音波振動して上記バンプ11と上記電
極部21との間に摩擦熱を発生させて上記接合を行って
いる。
In the component bonding apparatus 101, after the bumps 11 of the semiconductor chip 150 are pressed against the circuit board 20 heated to about 150 ° C. by the bonding stage 103, The bump 11 is ultrasonically vibrated to generate frictional heat between the bump 11 and the electrode portion 21 to perform the bonding.

【0028】次に、上記回転装置122について説明す
る。図20を参照して説明したように、バンプ11の配
置が超音波振動の振動方向に対して対称でない場合に、
接合が進行するときに各バンプ11における摩擦力のバ
ランスが崩れることにより、上記搭載位置からずれた位
置に電子部品1が移動して接合されてしまう場合が生じ
る。又、図19を参照して説明したように、作用させる
超音波振動の方向によっては、バンプ11は、該電極部
10に隣接する配線パターンにまで達し、電気的なショ
ートを引き起こす場合や、バンプ11の接合面積の減少
による接合強度の低下を起こす場合がある。
Next, the rotating device 122 will be described. As described with reference to FIG. 20, when the arrangement of the bumps 11 is not symmetric with respect to the vibration direction of the ultrasonic vibration,
When the bonding progresses, the balance of the frictional force at each bump 11 is lost, so that the electronic component 1 may move to a position shifted from the mounting position and be bonded. Further, as described with reference to FIG. 19, depending on the direction of the ultrasonic vibration to be applied, the bump 11 reaches the wiring pattern adjacent to the electrode portion 10 and causes an electrical short. In some cases, the joint strength may be reduced due to the decrease in the joint area of No. 11.

【0029】そこで本実施形態ではこのような問題点を
解消するために、電子部品の一例である半導体チップ1
50に対して、接合を行なうに際し作用させる超音波振
動の上記主振動方向97を、バンプ11の位置ずれを防
止する方向に変化させる。具体的に説明すると、上記主
振動方向97は、半導体チップ150における、バンプ
11の数、バンプ11の配置位置、バンプ11の材質、
及びバンプ11の高さの内の少なくとも一つの要素に基
づいて求められ、本実施形態では、求めた主振動方向9
7に沿って半導体チップ150を超音波振動させながら
上記接合を行なう。これは、一つの半導体チップ150
における上記バンプ11の数、配置位置、高さは、超音
波振動を作用させた接合時に、各バンプ11における摩
擦力のバランスを崩す要因になるからである。又、例え
ばLED(発光ダイオード)にあっては、2つの電極部
の材質が例えばアルミニウムと金とからなるように異な
る場合がある。よって、例えば金にてなるバンプ11と
電極部との材質の相異により、接合が完了するまでの時
間や、接合強度が各バンプ11で相違する。このように
バンプ11の材質も上記摩擦力のバランスを崩す要因に
なる。
In this embodiment, in order to solve such a problem, the semiconductor chip 1 which is an example of an electronic component is used.
With respect to 50, the main vibration direction 97 of the ultrasonic vibration applied when performing the joining is changed to a direction for preventing the displacement of the bump 11. More specifically, the main vibration direction 97 is determined according to the number of bumps 11, the arrangement position of the bumps 11, the material of the bumps 11,
And the height of the bump 11 is determined based on at least one element. In the present embodiment, the determined main vibration direction 9 is determined.
The above-described bonding is performed while ultrasonically oscillating the semiconductor chip 150 along 7. This is one semiconductor chip 150
This is because the number, arrangement position, and height of the bumps 11 described above may cause a loss of the balance of the frictional force of each bump 11 at the time of joining by applying ultrasonic vibration. Further, for example, in an LED (light emitting diode), the materials of the two electrode portions may be different, for example, such as aluminum and gold. Therefore, due to the difference in the material of the bump 11 made of, for example, gold and the electrode portion, the time required for the completion of the joining and the joining strength differ between the bumps 11. As described above, the material of the bumps 11 is also a factor that breaks the balance of the frictional force.

【0030】よって、例えばパワーモジュールICや、
ハードディスク用ヘッドの先端に取り付けられるGMR
(Giant Magneto Resistive:巨大磁気抵抗効果)ヘッ
ドの場合のようにバンプ11の配置位置に偏りがある場
合で、バンプ11の配置位置に基づいて上記主振動方向
97を求めるとき、主振動方向97は、バンプ11の配
置をほぼ対称とする対称軸に沿う方向として求められ
る。具体的に説明すると、例えば図5に示すように、バ
ンプ11が四角形の各頂点部分に存在するようなときに
は、上記対称軸としては、符号971−1から971−
4にて示す4つの軸が考えられる。よって、上記主振動
方向97は、これら対称軸971−1〜971−4のい
ずれか一つに沿った方向となる。又、例えば図6に示す
ようにバンプ11が三角形の各頂点部分に存在するよう
なときには、もし符号973にて示す方向に超音波振動
させたとすると、接合が進行中の状態においてバンプ数
の多い、図の上側の接合強度が下側に比べて強くなる。
その状態で更に超音波振動を与えると、接合強度が強い
上記上側では、半導体チップ150と保持部材95とが
滑るのに対し、下側では回路基板20に接しているバン
プ11が振動することになる。その結果、上側の2バン
プ11の内どちらかのバンプ11を支点にして、回転方
向に半導体チップ150が位置ずれする場合がある。こ
れに対し、符号972にて示す45度方向に超音波振動
を作用させたときには、接合の進行中において各バンプ
11の接台強度バランスが保たれたまま振動するため、
半導体チップ150のずれは発生しない。よって、上記
対称軸としては、符号972にて示すものが考えられ、
上記主振動方向97は、対称軸972に沿った方向とな
る。
Therefore, for example, a power module IC,
GMR attached to the tip of the hard disk head
(Giant Magneto Resistive: Giant Magneto-Resistive Effect) In a case where there is a bias in the arrangement position of the bumps 11 as in the case of a head, and when the main vibration direction 97 is obtained based on the arrangement position of the bump 11, the main vibration direction 97 , The direction along the axis of symmetry that makes the arrangement of the bumps 11 substantially symmetrical. More specifically, for example, as shown in FIG. 5, when the bump 11 exists at each vertex of a quadrangle, the symmetry axes are denoted by reference numerals 971-1 to 971-
Four axes, denoted by 4, are possible. Therefore, the main vibration direction 97 is a direction along any one of these symmetry axes 971-1 to 971-4. Also, for example, as shown in FIG. 6, when the bumps 11 are present at the apexes of a triangle, if the ultrasonic vibration is performed in the direction indicated by reference numeral 973, the number of bumps is large in the state where the bonding is in progress. The joining strength on the upper side of the drawing is higher than that on the lower side.
When further ultrasonic vibration is applied in this state, the semiconductor chip 150 and the holding member 95 slide on the upper side where the bonding strength is strong, whereas the bump 11 in contact with the circuit board 20 vibrates on the lower side. Become. As a result, the semiconductor chip 150 may be displaced in the rotation direction with one of the upper two bumps 11 as a fulcrum. On the other hand, when the ultrasonic vibration is applied in the 45-degree direction indicated by reference numeral 972, each of the bumps 11 vibrates while maintaining the bonding strength balance while the bonding is in progress.
No displacement of the semiconductor chip 150 occurs. Therefore, as the symmetry axis, the one indicated by reference numeral 972 can be considered.
The main vibration direction 97 is a direction along the axis of symmetry 972.

【0031】又、上記電気的ショートや、バンプ11の
接合面積減による接合強度の低下を起こすときには、上
記主振動方向97は、上記電極13又は上記電極部21
の領域内で上記バンプ11が上記超音波振動により接合
する方向である。具体的には、例えば図7に示すよう
に、バンプ11が電極部21の周縁部に位置するような
ときには、超音波振動によるバンプ11の変形が電極部
21の領域からはみ出さないような、矢印973にて示
す方向が上記主振動方向97となる。
When the electrical short-circuit or the decrease in the bonding strength due to the reduction of the bonding area of the bump 11 is caused, the main vibration direction 97 is set to the direction of the electrode 13 or the electrode portion 21.
Is the direction in which the bumps 11 are joined by the ultrasonic vibration in the region of FIG. Specifically, for example, as shown in FIG. 7, when the bump 11 is located at the periphery of the electrode portion 21, the deformation of the bump 11 due to the ultrasonic vibration does not protrude from the region of the electrode portion 21. The direction indicated by the arrow 973 is the main vibration direction 97.

【0032】尚、制御装置110には、接合動作に関わ
る半導体チップ150におけるバンプ11の位置情報、
該半導体チップ150が接合される回路基板20におけ
る電極部21の位置及び大きさ情報、電極部21に対す
るバンプ11の配置情報等の接合動作に必要な接合用情
報が格納されており、制御装置110は、上記接合用情
報に基づいて自動的に上記主振動方向97を求めること
ができる。あるいは又、主振動方向97を制御装置11
0に作業者が入力することも可能であり、さらに、通信
回線を介して供給するように構成することも可能であ
る。
The control device 110 includes position information of the bumps 11 on the semiconductor chip 150 relating to the bonding operation,
The control device 110 stores bonding information necessary for the bonding operation, such as information on the position and size of the electrode portion 21 on the circuit board 20 to which the semiconductor chip 150 is bonded, and information on the arrangement of the bumps 11 with respect to the electrode portion 21. Can automatically determine the main vibration direction 97 based on the bonding information. Alternatively, the main vibration direction 97 is controlled by the control device 11.
It is also possible for an operator to input 0, and it is also possible to configure the system to supply the information via a communication line.

【0033】このように主振動方向97が求まる状況に
おいて、上記回転装置122は、図2及び図12に示す
ように、上記圧電素子91を保持する圧電素子保持部材
1221と、Z軸方向に延在する上記ノズル93の周方
向(θ方向)1222へ圧電素子保持部材1221を回
転させ、制御装置110にて動作制御される、本実施形
態ではモータにて構成される駆動部1223と、該駆動
部1223の動力を上記圧電素子保持部材1221へ伝
達する伝達機構1224と、を有する。
In the situation where the main vibration direction 97 is determined as described above, the rotating device 122 is connected to the piezoelectric element holding member 1221 for holding the piezoelectric element 91 and extends in the Z-axis direction as shown in FIGS. The piezoelectric element holding member 1221 is rotated in the circumferential direction (θ direction) 1222 of the nozzle 93 that is present, and the operation is controlled by the control device 110. A transmission mechanism 1224 for transmitting the power of the portion 1223 to the piezoelectric element holding member 1221.

【0034】このような構成により、圧電素子91の積
層方向が上記主振動方向97に沿うように制御装置11
0にて制御されて駆動部1223が動作し、伝達機構1
224を介して圧電素子保持部材1221が上記周方向
(θ方向)1222へ回転する。よって、圧電素子保持
部材1221に保持されている圧電素子91及び該圧電
素子91の一端に取り付けられている超音波ホーン92
も上記周方向1222へ回転する。このように、本実施
形態では、回転装置122及び制御装置110にて、圧
電素子91の積層方向を上記主振動方向97に沿わせる
ことができる。よって、上記搭載位置からずれた位置に
電子部品1が移動して接合されてしまうことや、上記電
気的ショートや、バンプ11の接合面積の減少による接
合強度の低下を起こすことはなくなり、製品不良の発生
を従来に比べて低減することができる。
With such a configuration, the control device 11 is controlled so that the lamination direction of the piezoelectric elements 91 is along the main vibration direction 97.
0, the drive unit 1223 operates, and the transmission mechanism 1
The piezoelectric element holding member 1221 rotates in the circumferential direction (θ direction) 1222 via 224. Therefore, the piezoelectric element 91 held by the piezoelectric element holding member 1221 and the ultrasonic horn 92 attached to one end of the piezoelectric element 91
Also rotates in the circumferential direction 1222. As described above, in the present embodiment, the laminating direction of the piezoelectric elements 91 can be aligned with the main vibration direction 97 by the rotating device 122 and the control device 110. Therefore, the electronic component 1 does not move and be bonded to a position shifted from the mounting position, and the electrical short circuit and the reduction in bonding strength due to a reduction in the bonding area of the bump 11 do not occur. Can be reduced as compared with the related art.

【0035】一方、圧電素子91の該回転により、上記
超音波ホーン92の他端部に取り付けられているノズル
93、さらにノズル93に固定されている保持部材95
も上記周方向1222に回転する。本実施形態では、上
述のように保持部材95は、保持する半導体チップ15
0と同形状及び同面積にてなるので、保持部材95が上
記周方向1222に回転することで、上記部品反転装置
104から保持部材95が半導体チップ150を保持し
ようとしたとき、図13に示すように、保持部材95と
半導体チップ150とが位置ずれしてしまう場合があ
る。そこで本実施形態では、図4に示すように、圧電素
子保持部材1221に保持されている圧電素子91の超
音波ホーン92に対して独立して、保持部材95が半導
体チップ150を保持可能な姿勢に保持部材95の向
き、つまりノズル93の取り付けを変更可能とする取付
変更機構98を超音波ホーン92に設けている。
On the other hand, the rotation of the piezoelectric element 91 causes the nozzle 93 attached to the other end of the ultrasonic horn 92 and the holding member 95 fixed to the nozzle 93.
Also rotates in the circumferential direction 1222. In the present embodiment, as described above, the holding member 95 holds the semiconductor chip 15 to be held.
As shown in FIG. 13, when the holding member 95 rotates in the circumferential direction 1222 so that the holding member 95 attempts to hold the semiconductor chip 150 from the component reversing device 104 because the holding member 95 rotates in the circumferential direction 1222. As described above, the holding member 95 and the semiconductor chip 150 may be misaligned. Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 4, the holding member 95 can hold the semiconductor chip 150 independently of the ultrasonic horn 92 of the piezoelectric element 91 held by the piezoelectric element holding member 1221. The ultrasonic horn 92 is provided with a mounting change mechanism 98 that allows the direction of the holding member 95, that is, the mounting of the nozzle 93 to be changed.

【0036】上記取付変更機構98として、本実施形態
では、図示するように、超音波ホーン92に設けられノ
ズル93を挿通するノズル取付穴921に、ノズル93
を圧接させる固定用ネジ922を有する締結機構にてな
る。尚、取付変更機構98の構造としては、該形態に限
定されるものではなく、公知の締結構造を採ることがで
きる。よって、圧電素子91の積層方向が上記主振動方
向97に沿うように上記回転装置122により上記圧電
素子保持部材1221を上記周方向1222に回転させ
た後、上記固定用ネジ922を緩めることで、圧電素子
保持部材1221に圧電素子91を介して保持されてい
る超音波ホーン92に対してノズル93、即ち上記保持
部材95を上記周方向1222へ自由に回転させること
ができる。よって、保持部材95によって保持される半
導体チップ150の向きに応じて保持部材95の向きを
変更することができる。尚、バンプ接合装置105にお
いて、ノズル93は、上記周方向1222へ自由に回転
可能な構造にて取り付けられている。
In the present embodiment, as shown in the drawing, the mounting change mechanism 98 is provided in a nozzle mounting hole 921 provided in the ultrasonic horn 92 and through which the nozzle 93 is inserted.
Is formed by a fastening mechanism having a fixing screw 922 for pressing the pressure. The structure of the attachment changing mechanism 98 is not limited to the above-described embodiment, but may be a known fastening structure. Therefore, after rotating the piezoelectric element holding member 1221 in the circumferential direction 1222 by the rotating device 122 so that the lamination direction of the piezoelectric elements 91 is along the main vibration direction 97, the fixing screw 922 is loosened. The nozzle 93, that is, the holding member 95, can be freely rotated in the circumferential direction 1222 with respect to the ultrasonic horn 92 held by the piezoelectric element holding member 1221 via the piezoelectric element 91. Therefore, the direction of the holding member 95 can be changed according to the direction of the semiconductor chip 150 held by the holding member 95. In the bump bonding apparatus 105, the nozzle 93 is mounted in a structure that can freely rotate in the circumferential direction 1222.

【0037】上述の説明では、予め超音波ホーン92に
ノズル93が取り付いた状態で圧電素子保持部材122
1を介して圧電素子91及び超音波ホーン92を上記周
方向1222に回転させたが、超音波ホーン92にノズ
ル93を未装着の状態にて、圧電素子保持部材1221
を介して圧電素子91及び超音波ホーン92を上記周方
向1222に回転させた後、部品反転装置104から半
導体チップ150を保持可能な姿勢に保持部材95が一
致するように、超音波ホーン92に対してノズル93を
装着し、上記取付変更機構98の固定用ネジ922にて
取り付けを完了させてもよい。尚、後述する接合方法の
動作説明では、この、追ってノズル93を装着する方法
にて説明する。
In the above description, the piezoelectric element holding member 122 is set in a state where the nozzle 93 is attached to the ultrasonic horn 92 in advance.
1, the piezoelectric element 91 and the ultrasonic horn 92 were rotated in the circumferential direction 1222. However, when the nozzle 93 was not mounted on the ultrasonic horn 92, the piezoelectric element holding member 1221 was rotated.
After the piezoelectric element 91 and the ultrasonic horn 92 are rotated in the circumferential direction 1222 through the above, the ultrasonic horn 92 is moved from the component reversing device 104 to the ultrasonic horn 92 so that the holding member 95 is in a posture capable of holding the semiconductor chip 150. Alternatively, the nozzle 93 may be mounted, and the mounting may be completed with the fixing screw 922 of the mounting change mechanism 98. In the following description of the operation of the joining method, a method of attaching the nozzle 93 later will be described.

【0038】以上のように構成されるバンプ接合装置1
05は、X軸ロボット108にてX軸方向へ移動させ
る。X軸ロボット108は、本実施形態では図2に示す
ようにいわゆるボールねじ構造を有し、制御装置110
にて動作制御される駆動部としてのモータ123を有す
る。よって、ボンディングステージ103上に保持され
ている回路基板20に対してバンプ接合装置105に保
持されている半導体チップ150を接合させるときに
は、上記X軸ロボット108にてX軸方向における位置
制御がなされ、ボンディングステージ103のY軸ロボ
ット107にてY軸方向における位置制御がなされ、半
導体チップ150の電極13に形成されているバンプ1
1と回路基板20の電極部21とが対向して配置可能と
なる。
The bump bonding apparatus 1 configured as described above
In step 05, the X-axis robot 108 is moved in the X-axis direction. The X-axis robot 108 has a so-called ball screw structure as shown in FIG.
Has a motor 123 as a drive unit whose operation is controlled by the control unit. Therefore, when bonding the semiconductor chip 150 held by the bump bonding apparatus 105 to the circuit board 20 held on the bonding stage 103, the X-axis robot 108 controls the position in the X-axis direction, The position of the bonding stage 103 in the Y-axis direction is controlled by the Y-axis robot 107, and the bumps 1 formed on the electrodes 13 of the semiconductor chip 150 are formed.
1 and the electrode portion 21 of the circuit board 20 can be arranged facing each other.

【0039】上記撮像装置124は、上記保持部材95
における上記周方向1222への回転量を認識するた
め、及び保持部材95に保持されている半導体チップ1
50の位置ずれを認識するために、保持部材95をその
真下から撮像し認識する装置であり、撮像カメラ124
1と、上記制御装置110に含まれる画像認識部124
2と、撮像した画像を表示するモニタ1243とを有す
る。さらに又、上記撮像カメラ1241を上記保持部材
95の撮像可能位置まで移動させる移動装置を備えるこ
ともできる。上述のように、上記回転装置122により
上記圧電素子保持部材1221を上記周方向1222に
回転させた後、部品反転装置104に保持されている半
導体チップ150の向きに応じて保持部材95の向きを
変更する必要があるが、該撮像装置124にて保持部材
95の姿勢を認識してモニタ1243に表示させること
で、上記向きを変更するための上記周方向1222にお
ける保持部材95の回転をモニタ1243の映像にて確
認しながら行なうことができる。よって、モニタ124
3は、超音波ホーン92に対してノズル93を作業者が
取り付けながら目視確認できる位置に配置されている。
The imaging device 124 includes the holding member 95
In order to recognize the amount of rotation in the circumferential direction 1222 in the above, the semiconductor chip 1 held by the holding member 95
In order to recognize the displacement of the holding member 95, the holding member 95 is imaged and recognized from underneath.
1 and the image recognition unit 124 included in the control device 110
2 and a monitor 1243 for displaying a captured image. Further, a moving device for moving the imaging camera 1241 to a position where the holding member 95 can image can be provided. As described above, after rotating the piezoelectric element holding member 1221 in the circumferential direction 1222 by the rotating device 122, the orientation of the holding member 95 is changed according to the orientation of the semiconductor chip 150 held by the component reversing device 104. Although it is necessary to change the rotation, the rotation of the holding member 95 in the circumferential direction 1222 for changing the direction is monitored by recognizing the posture of the holding member 95 by the imaging device 124 and displaying the posture on the monitor 1243. It can be done while checking the video. Therefore, the monitor 124
Reference numeral 3 denotes a position where the operator can visually check the ultrasonic horn 92 while attaching the nozzle 93 to the ultrasonic horn 92.

【0040】上記制御装置110は、上述したそれぞれ
の装置、例えば部品供給装置102、ボンディングステ
ージ103等の動作制御を行なう。機能面より制御装置
110を区分すると、制御装置110は、図3に示すよ
うに主処理部1101、メモリ部1102、モータ制御
部1103、荷重制御部1104、及び上記画像認識部
1242を有する。上記メモリ部1102は、上述の接
合用情報を含め種々の情報を格納する。上記モータ制御
部1103は、上記X軸ロボット108のモータ12
3、ボンディングステージ103のY軸ロボット107
におけるモータ114、バンプ接合装置105の上記ボ
イスコイルモータ121、及び上記回転装置122の駆
動部1223の動作制御を行なう。よって、回転装置1
22による上記主振動方向97への圧電素子91の上記
周方向1222への回転は、上記主処理部1101にて
上記主振動方向97が求められ、モータ制御部1103
の制御により回転装置122の駆動部1223が動作制
御される。上記荷重制御部1104は、ボイスコイルモ
ータ121へ供給する電流を制御して発生する押圧力を
制御する。尚、本実施形態では制御装置110は、部品
接合装置101の全体にて一つ設けられ、例えばバンプ
接合動作の制御等を行なうが、もちろんそれぞれの装置
に対応して個々に制御装置を設けることもできる。
The control device 110 controls the operation of each of the devices described above, for example, the component supply device 102 and the bonding stage 103. When the control device 110 is classified according to its function, the control device 110 includes a main processing unit 1101, a memory unit 1102, a motor control unit 1103, a load control unit 1104, and the image recognition unit 1242 as shown in FIG. The memory unit 1102 stores various information including the above-described bonding information. The motor control unit 1103 controls the motor 12 of the X-axis robot 108.
3. Y-axis robot 107 for bonding stage 103
, The operation control of the motor 114, the voice coil motor 121 of the bump bonding device 105, and the driving unit 1223 of the rotating device 122. Therefore, the rotating device 1
In the rotation of the piezoelectric element 91 in the circumferential direction 1222 in the main vibration direction 97 by the motor 22, the main vibration direction 97 is obtained by the main processing unit 1101, and the motor control unit 1103
The operation of the driving unit 1223 of the rotating device 122 is controlled by the control of. The load control unit 1104 controls the pressing force generated by controlling the current supplied to the voice coil motor 121. In the present embodiment, one control device 110 is provided in the whole of the component bonding device 101 and controls, for example, a bump bonding operation. However, it is needless to say that a control device is individually provided for each device. Can also.

【0041】次に、上述の構成を備えた当該部品接合装
置101による、上記半導体チップ150と回路基板2
0との接合方法について、図8を参照して以下に説明す
る。尚、上記接合方法は、制御装置110の動作制御に
基づいて実行される。まず、ステップ(図内では「S」
にて示す)1では、上述したように制御装置110は、
接合対象となっている上記半導体チップ150及び回路
基板20における上記接合用情報に基づいて、上記主振
動方向97を求める。そして、求めた主振動方向97に
圧電素子91の上記積層方向及び超音波ホーン92が沿
うように、上記バンプ接合装置105の回転装置122
の駆動部1223を動作制御して上記圧電素子保持部材
1221を介して圧電素子91及び超音波ホーン92を
上記周方向1222へ回転させる。尚、ここでは、該回
転動作において超音波ホーン92にはノズル93は未装
着の状態である。
Next, the semiconductor chip 150 and the circuit board 2 are connected by the component bonding apparatus 101 having the above configuration.
The method of joining with 0 will be described below with reference to FIG. The joining method is executed based on operation control of the control device 110. First, the steps (“S” in the figure)
1), the control device 110, as described above,
The main vibration direction 97 is obtained based on the bonding information on the semiconductor chip 150 and the circuit board 20 to be bonded. Then, the rotating device 122 of the bump bonding device 105 is arranged such that the lamination direction of the piezoelectric element 91 and the ultrasonic horn 92 are along the obtained main vibration direction 97.
The operation of the drive unit 1223 is controlled to rotate the piezoelectric element 91 and the ultrasonic horn 92 in the circumferential direction 1222 via the piezoelectric element holding member 1221. Here, the nozzle 93 is not mounted on the ultrasonic horn 92 in the rotation operation.

【0042】次のステップ2では、部品反転装置104
から半導体チップ150を保持可能な角度である部品保
持角度に保持部材95が一致するように、超音波ホーン
92に対してノズル93を装着し、上記取付変更機構9
8の固定用ネジ922にて超音波ホーン92にノズル9
3を固定する。該ノズル93の超音波ホーン92への取
り付け動作において、撮像装置124の撮像カメラ12
41を上記保持部材95の撮像可能位置へ移動させ、上
記モニタ1243にて保持部材95の向きを目視確認し
ながら、保持部材95が上記部品保持角度になるように
セットした後、上記固定用ネジ922にてノズル93を
超音波ホーン92に固定するのが、作業性より好まし
い。
In the next step 2, the parts reversing device 104
The nozzle 93 is attached to the ultrasonic horn 92 so that the holding member 95 matches the component holding angle which is an angle at which the semiconductor chip 150 can be held from the above.
8 to the ultrasonic horn 92 with the fixing screw 922 of the nozzle 9
3 is fixed. In the operation of attaching the nozzle 93 to the ultrasonic horn 92, the imaging camera 12 of the imaging device 124
41 is moved to the position where the image of the holding member 95 can be picked up, and while the orientation of the holding member 95 is visually checked on the monitor 1243, the holding member 95 is set so as to have the component holding angle. Fixing the nozzle 93 to the ultrasonic horn 92 at 922 is preferable from the viewpoint of workability.

【0043】次のステップ3では、ボンディングステー
ジ103に保持されている回路基板20上の接合位置に
半導体チップ150を装着させる一連の動作を開始す
る。次のステップ4では、部品反転装置104にて部品
供給装置102から半導体チップ150を保持した後、
上下が反転され、部品保持位置まで搬送される。一方、
バンプ接合装置105もX軸ロボット108にて上記部
品保持位置まで移動される。次のステップ5では、再
度、上記バンプ接合装置105の回転装置122の駆動
部1223を動作制御して上記圧電素子保持部材122
1を介して圧電素子91及び超音波ホーン92を上記周
方向1222へ回転させる。上述のようにステップ1に
て該回転動作は既に実行しているが、一連の動作により
圧電素子91及び超音波ホーン92が原点復帰していた
り、連続動作においては前回実装における角度に設定さ
れたままになっているため、ステップ5においても実行
される。
In the next step 3, a series of operations for mounting the semiconductor chip 150 at the bonding position on the circuit board 20 held on the bonding stage 103 is started. In the next step 4, after holding the semiconductor chip 150 from the component supply device 102 by the component reversing device 104,
It is turned upside down and transported to the component holding position. on the other hand,
The bump joining device 105 is also moved to the above-mentioned component holding position by the X-axis robot 108. In the next step 5, the operation of the driving unit 1223 of the rotating device 122 of the bump bonding device 105 is controlled again to control the operation of the piezoelectric element holding member 122.
1, the piezoelectric element 91 and the ultrasonic horn 92 are rotated in the circumferential direction 1222. As described above, the rotation operation has already been executed in step 1, but the piezoelectric element 91 and the ultrasonic horn 92 have returned to the origin by a series of operations, or in the continuous operation, the angle was set to the angle in the previous mounting. Since it has been left, it is also executed in step 5.

【0044】次のステップ6では、反転された半導体チ
ップ150は、上記部品保持位置にてバンプ接合装置1
05の保持部材95によって部品反転装置104から保
持される。このとき、上記ステップ2にて保持部材95
の向きは、部品反転装置104にて保持されている半導
体チップ150の向きに一致するように配向したことか
ら、図13に示すように保持部材95と半導体チップ1
50とが位置ずれすることはない。
In the next step 6, the inverted semiconductor chip 150 is placed in the bump bonding apparatus 1 at the component holding position.
05 is held from the component reversing device 104 by the holding member 95. At this time, the holding member 95
Of the semiconductor chip 150 held by the component reversing device 104, the holding member 95 and the semiconductor chip 1 are oriented as shown in FIG.
There is no misalignment with 50.

【0045】次のステップ7では、上記X軸ロボット1
08にてバンプ接合装置105を上記撮像装置124の
撮像カメラ1241の上方まで移動させ、ステップ8に
て、撮像カメラ1241は、保持部材95に保持されて
いる半導体チップ150の保持姿勢を撮像する。次のス
テップ9では、上記保持されている半導体チップ150
が上記接合位置に正確に装着可能となるように、上記保
持姿勢の撮像情報に基づいて半導体チップ150の微小
な位置補正が実行される。即ち、上記回転装置122に
よって、圧電素子保持部材1221及び超音波ホーン9
2を介してなされるノズル93の先端の保持部材95に
おける上記周方向1222への回転量が制御させるとと
もに、上記X軸ロボット108及びY軸ロボット107
のX、Y方向への移動量が制御される。
In the next step 7, the X-axis robot 1
At 08, the bump bonding apparatus 105 is moved to above the imaging camera 1241 of the imaging apparatus 124, and at step 8, the imaging camera 1241 images the holding posture of the semiconductor chip 150 held by the holding member 95. In the next step 9, the held semiconductor chip 150
The minute position correction of the semiconductor chip 150 is executed based on the imaging information of the holding posture so that the semiconductor chip 150 can be accurately attached to the bonding position. That is, the piezoelectric device holding member 1221 and the ultrasonic horn 9 are
The rotation amount in the circumferential direction 1222 of the holding member 95 at the tip end of the nozzle 93 through the nozzle 2 is controlled, and the X-axis robot 108 and the Y-axis robot 107 are controlled.
Is moved in the X and Y directions.

【0046】そしてステップ10にて、保持部材95に
保持されている半導体チップ150は、ボンディングス
テージ103に保持されている回路基板20上の接合位
置にバンプ接合装置105によって搭載される。次のス
テップ11では、圧電素子91を動作させて、保持部材
95に保持されている半導体チップ150に対して超音
波振動を作用させながら、ボイスコイルモータ121に
より押圧して、バンプ11を介して半導体チップ150
を回路基板20に接合する。
In step 10, the semiconductor chip 150 held by the holding member 95 is mounted on the circuit board 20 held by the bonding stage 103 at a bonding position by the bump bonding apparatus 105. In the next step 11, the piezoelectric element 91 is operated to apply ultrasonic vibration to the semiconductor chip 150 held by the holding member 95 while being pressed by the voice coil motor 121, and Semiconductor chip 150
To the circuit board 20.

【0047】上述したように、接合時において半導体チ
ップ150に作用される超音波振動の振動方向は、ステ
ップ1にて設定した上記主振動方向97における角度
と、ステップ9にて設定した補正用角度とを加算した角
度方向となる。通常、上記補正用角度は、微小であるた
め、接合時に半導体チップ150に作用する超音波の振
動方向は、上記主振動方向97に等しいとみなすことが
できる。このように本実施形態では、半導体チップ15
0を保持するときの角度や、保持部材95と半導体チッ
プ150との位置関係を変えることなく、バンプ11の
位置ずれを生じさせない適切な方向に超音波振動を作用
させて半導体チップ150を回路基板20へ接合させる
ことができる。よって、半導体チップ150は、位置ず
れを生じずかつ接合強度が低下することもない。
As described above, the vibration direction of the ultrasonic vibration applied to the semiconductor chip 150 at the time of bonding is the angle in the main vibration direction 97 set in step 1 and the angle for correction set in step 9 Are added to the angle direction. Usually, since the angle for correction is minute, the vibration direction of the ultrasonic wave acting on the semiconductor chip 150 at the time of bonding can be regarded as being equal to the main vibration direction 97. As described above, in the present embodiment, the semiconductor chip 15
The semiconductor chip 150 is mounted on the circuit board by applying ultrasonic vibration in an appropriate direction that does not cause the displacement of the bumps 11 without changing the angle at which the semiconductor chip 150 is held and the positional relationship between the holding member 95 and the semiconductor chip 150. 20. Therefore, the semiconductor chip 150 does not cause displacement and the joining strength does not decrease.

【0048】尚、上述の実施形態では、バンプ11を形
成した半導体チップ150を回路基板20側へZ方向に
沿って移動させて押圧しているが、該形態に限定するも
のではない。即ち、図14に示すように、バンプ11
は、回路基板20の電極部21に形成されていても良
く、又、例えば図15に示すように、バンプ接合時にお
いてバンプ接合装置205を固定しておき上記回路基板
20を載置したボンディングステージ203をバンプ接
合装置205へ移動させてもよい。その移動用の駆動装
置としては、例えば上述したようなボイスコイルモータ
221を使用し、上述のように該ボイスコイルモータ2
21へ供給する電流値にて移動量を制御しても良い。要
するにバンプ接合時においてバンプ11と電極部21と
を相対的に移動させれば良い。尚、図15において、符
号207はY軸ロボットを示し、符号208はX軸ロボ
ットを示す。
In the above embodiment, the semiconductor chip 150 on which the bumps 11 are formed is moved toward the circuit board 20 in the Z direction and pressed, but the present invention is not limited to this. That is, as shown in FIG.
May be formed on the electrode portion 21 of the circuit board 20. For example, as shown in FIG. 15, a bonding stage on which the circuit board 20 is mounted with the bump bonding apparatus 205 fixed during bump bonding. 203 may be moved to the bump bonding apparatus 205. As the driving device for the movement, for example, the voice coil motor 221 as described above is used, and as described above, the voice coil motor 2
The amount of movement may be controlled by the current value supplied to 21. In short, the bump 11 and the electrode unit 21 may be relatively moved during the bump bonding. In FIG. 15, reference numeral 207 indicates a Y-axis robot, and reference numeral 208 indicates an X-axis robot.

【0049】又、上述の実施形態では、超音波振動をノ
ズル93を介して半導体チップ150に作用させたが、
これに限定されるものではなく、図15に示すように回
路基板20側を超音波振動発生装置209にて超音波振
動させてもよい。要するに、バンプ11と回路基板20
とを相対的に振動させれば良い。
In the above-described embodiment, the ultrasonic vibration is applied to the semiconductor chip 150 via the nozzle 93.
The present invention is not limited to this, and the circuit board 20 may be ultrasonically vibrated by the ultrasonic vibration generator 209 as shown in FIG. In short, the bump 11 and the circuit board 20
May be relatively vibrated.

【0050】又、上述の実施形態では、保持部材95
は、半導体チップ150と同形状、同面積としたが、半
導体チップ150を超える大きさにて形成されてもよ
い。このような保持部材を用いることで、保持部材と半
導体チップ150とにおける上記周方向1222での姿
勢が異なるときでも、該姿勢を一致させるための動作を
省くこともできる。
In the above embodiment, the holding member 95
Although the semiconductor chip 150 has the same shape and the same area as the semiconductor chip 150, the semiconductor chip 150 may be formed in a size larger than the semiconductor chip 150. By using such a holding member, even when the holding member and the semiconductor chip 150 have different postures in the circumferential direction 1222, an operation for matching the postures can be omitted.

【0051】[0051]

【発明の効果】以上詳述したように本発明の第1態様の
部品接合方法、及び第2態様の部品接合装置によれば、
バンプ接合装置、超音波振動発生装置、及び制御装置を
備え、電子部品と回路形成体とを接合させる際に作用さ
せる超音波振動の振動方向をバンプの位置ずれを防止す
る方向に変化させた後、上記接合を行なうことから、超
音波振動の作用により電子部品が位置ずれしたり、バン
プの接触面積が減少することによる接合強度の低下を防
止でき、いかなる接合対象物に対しても常に最適の超音
波振動方向において接合を行なえ、製品不良の発生を従
来に比べて低減することができる。
As described above in detail, according to the component joining method of the first aspect and the component joining apparatus of the second aspect of the present invention,
After having a bump bonding device, an ultrasonic vibration generating device, and a control device, after changing the vibration direction of the ultrasonic vibration acting when bonding the electronic component and the circuit forming body to the direction for preventing the displacement of the bump. By performing the above-described bonding, it is possible to prevent the electronic components from being displaced by the action of ultrasonic vibration or to reduce the bonding strength due to a reduction in the contact area of the bumps, and it is always optimal for any bonding object. Bonding can be performed in the ultrasonic vibration direction, and the occurrence of product defects can be reduced as compared with the related art.

【0052】上記振動方向は、バンプの数、配置位置等
に基づいて求めることができ、バンプの配置位置に基づ
いて上記振動方向を求めるときにはバンプの配置をほぼ
対称とする対称軸に沿う方向を上記振動方向とすること
で、又、上記振動方向を、電子部品の電極又は回路形成
体の電極部の領域内でバンプが接合可能な方向とするこ
とで、バンプ配置や上記電極部のパターンが異なる接合
対象物に対しても常に最適の超音波振動方向において接
合を行なうことができる。よって、電子部品の位置ず
れ、バンプの接合強度低下を防止でき、電子部品及び回
路基板の接合対象物の相異に起因する接合品質及び不良
率の差をなくすことができ、製品不良の発生を従来に比
べて低減することができる。
The above-mentioned vibration direction can be obtained based on the number, arrangement position, etc. of the bumps. When the above-mentioned vibration direction is obtained based on the arrangement position of the bumps, the direction along the axis of symmetry, which makes the arrangement of the bumps substantially symmetric, is determined. By setting the vibration direction as described above, and setting the vibration direction as a direction in which a bump can be bonded in the region of the electrode of the electrode of the electronic component or the electrode of the circuit forming body, the bump arrangement and the pattern of the electrode unit are changed. The joining can be always performed in the optimum ultrasonic vibration direction even for different joining objects. Therefore, it is possible to prevent the displacement of the electronic component and the decrease in the bonding strength of the bump, and to eliminate the difference in the bonding quality and the defective rate caused by the difference between the bonding target of the electronic component and the circuit board, thereby preventing the occurrence of product failure. It can be reduced compared to the conventional case.

【0053】又、上記第2態様において、上記バンプ接
合装置は、上記電子部品と同じ大きさにてなる保持部材
を先端に取り付けたノズルに上記超音波振動発生装置を
取り付けた構成を有するとき、上記バンプ接合装置は、
取付変更機構を有することもできる。よって、上記バン
プ接合装置に備わる回転装置にて超音波振動発生装置を
回転させた後、保持部材の姿勢を変更するために、上記
超音波振動発生装置に対して上記取付変更機構にて上記
ノズルを取り付け姿勢を変更することができ、保持部材
と電子部品との姿勢を一致させることができる。したが
って、保持部材から電子部品に対して超音波振動を確実
に伝達することができ、電子部品の接合を確実に行なう
ことができる。又、超音波振動発生装置の配置方向が変
化しても同じ保持部材を使用することができることか
ら、保持部材の種類を増やすことなく超音波印加方向を
変化させることができる。
In the second aspect, when the bump bonding apparatus has a configuration in which the ultrasonic vibration generator is mounted on a nozzle having a holding member having the same size as the electronic component mounted on a tip thereof, The bump bonding apparatus,
An attachment changing mechanism may be provided. Therefore, after the ultrasonic vibration generator is rotated by the rotation device provided in the bump bonding apparatus, the nozzle is changed by the attachment changing mechanism with respect to the ultrasonic vibration generator in order to change the posture of the holding member. Can be changed, and the posture of the holding member and the electronic component can be matched. Therefore, the ultrasonic vibration can be reliably transmitted from the holding member to the electronic component, and the electronic component can be reliably joined. Further, since the same holding member can be used even when the arrangement direction of the ultrasonic vibration generator changes, the ultrasonic wave application direction can be changed without increasing the types of the holding members.

【0054】又、撮像装置を備えることで、上記ノズル
の取り付け姿勢の変更を撮像情報に基づいて実行するこ
とができ、作業時間の短縮及び容易化を図れ作業性を向
上させることができる。
Further, by providing the image pickup apparatus, the change of the mounting posture of the nozzle can be executed based on the image pickup information, so that the work time can be shortened and facilitated, and the workability can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の実施形態における部品接合装置の全
体を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing an entire component joining apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】 図1に示す部品接合装置に備わるバンプ接合
装置の拡大斜視図である。
FIG. 2 is an enlarged perspective view of a bump bonding apparatus provided in the component bonding apparatus shown in FIG.

【図3】 図1に示す部品接合装置に備わる制御装置の
制御系を説明するためのブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram for explaining a control system of a control device provided in the component joining apparatus shown in FIG.

【図4】 上記バンプ接合装置における超音波ホーンへ
のノズルの取り付け状態を説明するための斜視図であ
る。
FIG. 4 is a perspective view for explaining a state in which a nozzle is attached to an ultrasonic horn in the bump bonding apparatus.

【図5】 上記バンプ接合装置に備わる超音波振動発生
装置にて発生させる超音波振動の主振動方向を説明する
ための図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining a main vibration direction of ultrasonic vibration generated by an ultrasonic vibration generator provided in the bump bonding apparatus.

【図6】 上記バンプ接合装置に備わる超音波振動発生
装置にて発生させる超音波振動の主振動方向を説明する
ための図である。
FIG. 6 is a diagram for explaining a main vibration direction of ultrasonic vibration generated by an ultrasonic vibration generator provided in the bump bonding apparatus.

【図7】 上記バンプ接合装置に備わる超音波振動発生
装置にて発生させる超音波振動の主振動方向を説明する
ための図である。
FIG. 7 is a diagram for explaining a main vibration direction of ultrasonic vibration generated by an ultrasonic vibration generator provided in the bump bonding apparatus.

【図8】 図1に示す部品接合装置にて実行される部品
接合動作のフローチャートである。
8 is a flowchart of a component joining operation performed by the component joining apparatus shown in FIG.

【図9】 図1に示す部品接合装置にて扱われる半導体
チップに形成されたバンプを示す図である。
FIG. 9 is a view showing bumps formed on a semiconductor chip handled by the component bonding apparatus shown in FIG. 1;

【図10】 図9に示すバンプが回路基板の電極部に接
合された状態を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a state in which the bumps shown in FIG. 9 are joined to electrode portions of a circuit board.

【図11】 図1に示す部品接合装置に備わるボンディ
ングステージ部分の拡大斜視図である。
11 is an enlarged perspective view of a bonding stage provided in the component bonding apparatus shown in FIG.

【図12】 上記バンプ接合装置における圧電素子、超
音波ホーン、ノズル、保持部材部分の拡大図である。
FIG. 12 is an enlarged view of a piezoelectric element, an ultrasonic horn, a nozzle, and a holding member in the bump bonding apparatus.

【図13】 上記バンプ接合装置における保持部材と半
導体チップとの位置ずれを示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing a displacement between a holding member and a semiconductor chip in the bump bonding apparatus.

【図14】 図9に示す構造の変形例であって回路基板
にバンプを形成した状態を示す図である。
14 is a view showing a modification of the structure shown in FIG. 9 and showing a state in which bumps are formed on a circuit board.

【図15】 図1に示す部品接合装置の変形例であっ
て、回路基板側をZ方向に移動可能とし、さらに超音波
振動させる構造を示す図である。
FIG. 15 is a view showing a modification of the component bonding apparatus shown in FIG. 1 and showing a structure in which the circuit board side can be moved in the Z direction and further subjected to ultrasonic vibration.

【図16】 従来の部品接合装置の主要部分を示す斜視
図である。
FIG. 16 is a perspective view showing a main part of a conventional component joining apparatus.

【図17】 バンプ付きの電子部品を示す斜視図であ
る。
FIG. 17 is a perspective view showing an electronic component with bumps.

【図18】 回路基板の電極部とバンプとの位置関係を
示す図である。
FIG. 18 is a diagram showing a positional relationship between an electrode portion of a circuit board and a bump.

【図19】 超音波振動によるバンプの変形によりバン
プが配線パターンに接触した状態を示す図である。
FIG. 19 is a diagram showing a state in which the bump has contacted a wiring pattern due to deformation of the bump due to ultrasonic vibration.

【図20】 不適切な方向に超音波振動を作用させた状
態を示す図である。
FIG. 20 is a diagram showing a state where ultrasonic vibration is applied in an inappropriate direction.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

9…超音波振動発生装置、11…バンプ、13…電極、
20…回路基板、21…電極部、93…ノズル、95…
保持部材、97…主振動方向、98…取付変更機構、1
01…部品接合装置、105…バンプ接合装置、110
…制御装置、122…回転装置、124…撮像装置、1
50…半導体チップ、971、972…対称軸、122
2…周方向。
9 ... ultrasonic vibration generator, 11 ... bump, 13 ... electrode,
Reference numeral 20: circuit board, 21: electrode part, 93: nozzle, 95 ...
Holding member, 97: main vibration direction, 98: mounting change mechanism, 1
01: Component bonding apparatus, 105: Bump bonding apparatus, 110
... Control device, 122 ... Rotating device, 124 ... Imaging device, 1
50: semiconductor chip, 971, 972: symmetry axis, 122
2. Circumferential direction.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 秋田 誠 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 5E313 AA03 AA11 AA21 CD01 CD06 DD21 EE02 EE03 EE11 EE23 EE24 EE33 EE38 5E319 AA03 AB05 AC02 AC03 AC04 CC11 GG15 5F044 LL01 LL04 PP16  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Makoto Akita 1006 Kazuma Kadoma, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. F term (reference) 5E313 AA03 AA11 AA21 CD01 CD06 DD21 EE02 EE03 EE11 EE23 EE24 EE33 EE38 5E319 AA03 AB05 AC02 AC03 AC04 CC11 GG15 5F044 LL01 LL04 PP16

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電子部品(150)の電極(13)と、
回路形成体(20)の電極部(21)とをバンプ(1
1)を介して接合する部品接合方法において、 上記接合を行なうに際し作用させる超音波振動の振動方
向(97)を、上記バンプの位置ずれを防止する方向に
変化させた後、上記接合を行なうことを特徴とする部品
接合方法。
An electrode (13) for an electronic component (150);
The electrode part (21) of the circuit forming body (20) is bumped (1).
In the method for joining components via 1), the joining direction is changed after changing the vibration direction (97) of the ultrasonic vibration acting upon the joining in a direction for preventing the displacement of the bumps. A component joining method characterized by the above-mentioned.
【請求項2】 上記振動方向は、上記バンプの数、上記
バンプの配置位置、上記バンプの材質、及び上記バンプ
の高さの内の少なくとも一つの要素に基づいて求めら
れ、 上記半導体チップ及び上記回路形成体を上記振動方向に
沿って相対的に超音波振動させながら上記接合を行な
う、請求項1記載の部品接合方法。
2. The vibration direction is obtained based on at least one of a number of the bumps, an arrangement position of the bumps, a material of the bumps, and a height of the bumps. 2. The component joining method according to claim 1, wherein the joining is performed while relatively ultrasonically vibrating the circuit forming body along the vibration direction.
【請求項3】 上記バンプの配置位置に基づいて上記振
動方向を求めるとき、上記振動方向は、上記バンプの配
置をほぼ対称とする対称軸(971、972)に沿う方
向として求められる、請求項2記載の部品接合方法。
3. When the vibration direction is determined based on the arrangement position of the bump, the vibration direction is determined as a direction along an axis of symmetry (971, 972) that makes the arrangement of the bump substantially symmetric. 2. The component joining method according to 2.
【請求項4】 上記振動方向は、上記電極又は上記電極
部の領域内で上記バンプが上記超音波振動により接合す
る方向である、請求項1記載の部品接合方法。
4. The component bonding method according to claim 1, wherein the vibration direction is a direction in which the bumps are bonded by the ultrasonic vibration in a region of the electrode or the electrode portion.
【請求項5】 電子部品(150)の電極(13)と、
回路形成体(20)の電極部(21)とをバンプ(1
1)を介して接合するバンプ接合装置(105)と、 上記バンプ接合装置による接合動作時に上記電子部品及
び上記回路形成体を振動方向に沿って相対的に超音波振
動させる超音波振動発生装置(9)と、 上記バンプの数、上記バンプの配置位置、上記バンプの
材質、及び上記バンプの高さの内の少なくとも一つの要
素に基づいて上記振動方向を求め、求めた振動方向に沿
って上記超音波振動発生装置に超音波振動を発生させる
制御装置(110)と、 を備えたことを特徴とする部品接合装置。
5. An electrode (13) of an electronic component (150),
The electrode part (21) of the circuit forming body (20) is bumped (1).
1) a bump bonding apparatus (105) for bonding via an ultrasonic vibration generating apparatus that relatively ultrasonically vibrates the electronic component and the circuit forming body along a vibration direction during a bonding operation by the bump bonding apparatus ( 9) and determining the vibration direction based on at least one of the number of the bumps, the arrangement position of the bumps, the material of the bumps, and the height of the bumps, and determining the vibration direction along the determined vibration direction. A control device (110) for generating an ultrasonic vibration in the ultrasonic vibration generating device.
【請求項6】 上記バンプ接合装置は、上記電子部品と
同じ大きさにてなる保持部材(95)を先端に取り付け
たノズル(93)に上記超音波振動発生装置を取り付け
た構成を有するとき、 該バンプ接合装置は、さらに、上記超音波振動発生装置
を上記ノズルの周方向(1222)に回転させる回転装
置(122)を有し、 上記制御装置は、上記回転装置による上記回転を制御し
て上記超音波振動発生装置を上記振動方向に沿って配置
させて上記振動方向に沿った超音波振動を上記超音波振
動発生装置に発生させ、 上記超音波振動発生装置は、上記回転装置による回転に
対して上記電子部品を保持可能な姿勢に上記ノズルの取
り付けを変更する取付変更機構(98)を有する、請求
項5記載の部品接合装置。
6. The above-mentioned bump bonding apparatus has a configuration in which the ultrasonic vibration generator is attached to a nozzle (93) having a holding member (95) having the same size as the electronic component attached to a tip thereof. The bump bonding apparatus further includes a rotating device (122) for rotating the ultrasonic vibration generating device in a circumferential direction (1222) of the nozzle, and the control device controls the rotation by the rotating device. The ultrasonic vibration generator is arranged along the vibration direction to generate ultrasonic vibrations along the vibration direction in the ultrasonic vibration generator, and the ultrasonic vibration generator is rotated by the rotating device. The component joining apparatus according to claim 5, further comprising an attachment changing mechanism (98) for changing the attachment of the nozzle to a posture capable of holding the electronic component.
【請求項7】 上記保持部材を撮像する撮像装置(12
4)と、該撮像情報を可視的に表示するモニタ(124
3)とをさらに備える、請求項6記載の部品接合装置。
7. An imaging device (12) for imaging the holding member.
4) and a monitor (124) for visually displaying the imaging information.
The component joining apparatus according to claim 6, further comprising: (3).
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