JP2002324821A - 電子部品の圧着装置及び圧着方法 - Google Patents

電子部品の圧着装置及び圧着方法

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crimping tool
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Koji Watanabe
厚司 渡邉
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 複数のフリップチップなどの電子部品を、一
度に基板に圧着することができる圧着装置、及び圧着方
法を提供する。 【解決手段】 電子部品を圧着する複数の圧着ツール３
と、前記複数の圧着ツール３が基板に対して同時に上下
動できるガイド２たる複数の挿入孔と、前記複数の圧着
ツール３の上下動距離の相違を調整する弾性体５とを設
けた台座部１を備える圧着装置。この装置により、厚さ
の異なる複数の電子部品を同時に圧着する際のツールの
ストロークの違いを、ツールに介設した弾性物の変形量
の差によって相殺し、複数電子部品の一括圧着が容易に
実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、フリップチップな
どの電子部品を基板に圧着する圧着ヘッドなどの圧着装
置及び圧着方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来用いられているフリップチップ用の
圧着ヘッドの構造を、図３に示す。金属製の台座部２１
に、サファイア製の膜２２を取り付けて、圧着ヘッド２
３を形成している。サファイア製の膜は、２００〜３０
０℃の高い耐熱性を有し、２０μｍ角のヘッド部面積内
で数μｍ以下の高い平坦性を保持している。
【０００３】図４に、従来の圧着ヘッドを用いたフリッ
プチップの圧着工程フローを示す。図４（ａ）では、表
面にメッキ配線７されたセラミック基板８に、ポリイミ
ド製薄膜９をはさむように、表面にスタッドバンプ１０
を形成した半導体チップ１１を、フリップチップボンデ
ィングして、メッキ配線７の所定の箇所と金製のスタッ
ドバンプ１０の所定の箇所を合わせ仮接合する。
【０００４】図４（ｂ）では、仮接合された半導体チッ
プ１１の裏面を、１８０℃に加熱した図３の構造の圧着
ヘッド２３を用いて押さえつけて、半導体チップ１１を
セラミック基板８に接合する。その際、スタッドバンプ
１０は、ポリイミド製薄膜９を突き破り、セラミック基
板８表面のメッキ配線７と接合される。また、ポリイミ
ド製薄膜９は、圧着ヘッドの熱で温度上昇する過程でい
ったん軟らかくなり、セラミック基板８と半導体チップ
１１で挟まれることによりつぶされ、１８０℃近い温度
に達すると一転して固まるので、常温に戻るとセラミッ
ク基板８と半導体チップ１１が密着する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の方法では、圧着時の接合を均一にさせるため
には、圧着ヘッド２３と、セラミック基板８および半導
体チップ１１に、数μｍ以下の平坦性が要求される。ま
た、そのために、圧着ヘッド２３の表面に、平坦に研磨
された高価なサファイアの膜２２を用いている。よっ
て、平坦で均一な厚みの圧着ヘッド２３や、セラミック
基板８や半導体チップ１１が必要となり、製造設備や管
理コストの増大につながる。また、例えば、２０μｍ角
の面積で５μｍ程度の平坦性であるセラミック基板８
と、それぞれの厚み差が±５μｍ程度である半導体チッ
プ１１とでは、ひとつのチップを均一に圧着することは
可能ではあるが、一度に複数のチップを均一に圧着する
ことは困難である。従って、従来技術では、複数のチッ
プや種類の違うチップをフリップチップする場合、別々
に圧着するので工程数が増えるという問題あった。
【０００６】そこで、本発明は、一度に複数の電子部品
を基板に圧着することができる圧着装置、及び圧着方法
を提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の電子部品の圧着装置は、電子部品を圧着す
る複数の圧着ツールと、前記圧着ツールを基板に対して
上下動させる複数の挿入孔と、前記圧着ツールの上下動
を制御する弾性体とを備えたことを特徴とする。
【０００８】これにより、フリップチップ等の厚みの異
なる電子部品を圧着した時にできる、チップとチップの
隙間の凹凸を吸収することができるので、厚みの異なる
電子部品を圧着することができる。また、圧着ヘッドの
圧着ツールを複数の細い棒状に分割しているため、前記
棒状の圧着ツールを、所望の間隔で設定された挿入孔
（ガイド）に通して束ねることができる。
【０００９】また、本発明の電子部品の圧着装置におい
ては、前記圧着ツールがネイルヘッド状に形成され、か
つ前記圧着ツールのネイルヘッドの頭部端面が前記弾性
体に接触し、前記圧着ツールの先端部端面が電子部品に
接触する機構を備えていることが好ましい。
【００１０】これにより、それぞれの棒状の圧着ツール
がネイルヘッド状に形成され、かつネイルヘッドの頭部
端面が弾性体に接触するため、圧着ツールは弾性体の抵
抗を受けて止まるところまで独立して往復運動できる。
【００１１】次に、本発明の電子部品の圧着方法は、複
数の圧着ツールにより複数の電子部品を基板に押圧し
て、前記電子部品を同時に基板に圧着する電子部品の圧
着方法であって、前記複数の圧着ツールを押圧したとき
の押圧荷重を弾性体で制御するようにしたことを特徴と
する。
【００１２】これにより、上記と同様の理由から、同時
に複数のフリップチップ等の電子部品を圧着することが
できるとともに、圧着に要する工程数を削減することが
できる。
【００１３】また、本発明の電子部品の圧着方法は、前
記圧着ツールがネイルヘッド状に形成され、かつ前記圧
着ツールのネイルヘッドの頭部端面が前記弾性体に接触
し、前記圧着ツールの先端部端面が前記電子部品に接触
することを特徴とする。
【００１４】これにより、フリップチップ等にかかる荷
重が均一化するため、複数のチップを均一に圧着するこ
とができる。
【００１５】また、本発明の電子部品の圧着方法におい
ては、前記電子部品を樹脂薄膜を介して前記基板に圧着
することが好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。 （実施の形態１）図１に本発明の実施の形態１の圧着ヘ
ッドの側面構造を示す。ガイドとなる例えばアルミ製の
台座部１には、直径１５０μｍの複数のガイド２が３０
０μｍ間隔で行列状に設けられ、そのガイド２に直径１
３０μｍの太さの、例えばチタン製の棒状の圧着ツール
３を通している。圧着ツール３の一方の先端部４は直径
２００μｍの円柱形状をしており、圧着ツール全体をネ
イルヘッド形状にすることで、一方から抜けないような
構造となっている。ネイルヘッド形状の圧着ツールのネ
イルヘッド部の上方には、例えば４フッ化エチレン−パ
ーフルオロメチルビニルエーテルのような耐熱性樹脂で
できた弾性体５が置かれている。
【００１７】圧着ツール３を押圧すると、圧着ツール３
のもう一方の先端部６は電子部品（半導体チップ）１
１、１２に接触し、圧力に応じて弾性体５が圧着ツール
３のネイルヘッド部４を吸収するようにへこむ。このよ
うな独立した圧着ツール３が、１０ｍｍ角の台座部１全
体に形成されて、一体化した圧着ヘッドを構成してい
る。本実施の形態では、圧着用の圧着ツール（棒状部）
３を円柱形状にしているが、角柱などの別の形状でも構
わない。
【００１８】図２に、本発明の圧着ヘッドを用いたフリ
ップチップ圧着工程フローを示す。図２（ａ）では、表
面にメッキ配線７されたセラミック基板８に、ポリイミ
ド製薄膜９をはさむように、表面にスタッドバンプ１０
を形成した半導体チップ１１および半導体チップ１２を
フリップチップボンディングして、メッキ配線７の所定
の箇所と金製のスタッドバンプ１０の所定の箇所を合わ
せ仮接合する。半導体チップ１１および半導体チップ１
２は、チップの大きさと厚みが異なり、厚みはそれぞれ
１５０μｍと１５５μｍである。
【００１９】図２（ｂ）では、仮接合された半導体チッ
プ１１および半導体チップ１２の裏面を、１８０℃に加
熱した図１の構造の圧着ヘッドを用いて押さえつけて、
半導体チップ１１および半導体チップ１２を同時にセラ
ミック基板８に接合する。その際、厚みの厚い半導体チ
ップ１２を押さえる圧着ヘッドの圧着ツール（棒状部）
１３が先に半導体チップ１２に接触して、その後に厚み
の薄い半導体チップ１１を押さえる圧着ヘッドの圧着ツ
ール（棒状部）１４が半導体チップ１１に接触する。そ
うすると、各棒状部１３、１４を受ける弾性体領域１
５，１６も、チップの厚みの厚い半導体チップを押さえ
る順番に、圧着ツール１３、１４の各ネイルヘッド部を
受けることになる。
【００２０】つまり、半導体チップ１２を押さえる圧着
ヘッドの圧着ツール１３を受ける弾性体領域１５が、半
導体チップの厚みの差５μｍを吸収して受けることにな
り、その分の弾性体の吸収によってはみ出した力が、厚
みの薄い半導体チップ１１に加わって各圧着ツールの圧
力は均等化される。また、チップとチップの隙間部分の
圧着ヘッドの圧着ツール（棒状部）１７は、何にも接触
しないで止まる。
【００２１】チップのスタッドバンプ１０は、ポリイミ
ド製薄膜９を突き破りセラミック基板８表面のメッキ配
線７と接合される。また、ポリイミド製薄膜９は、圧着
ヘッドの熱で温度上昇する過程でいったん軟らかくなり
セラミック基板８と半導体チップ１１，１２で挟まれる
ことによりつぶされ、１８０℃近い温度に達すると一転
して固まるので、常温に戻るとセラミック基板８と半導
体チップ１１，１２を密着させる。
【００２２】本発明の形態では、ポリイミド製薄膜９を
用いたフリップチップで行っているが、使わない場合、
例えば、金バンプ接合とアンダーフィル充填する工法な
どの他の方法でもかまわない。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明の電子部品
の圧着装置は、電子部品を圧着する複数の圧着ツール
と、前記圧着ツールを基板に対して上下動させる複数の
挿入孔と、前記圧着ツールの上下動を制御する弾性体と
を備えているため、フリップチップなどの厚みの異なる
電子部品の接続が容易になる。
【００２４】また、本発明の電子部品の圧着方法は、複
数の圧着ツールを押圧したときの押圧荷重を弾性体で制
御するようにしているため、同時に複数のフリップチッ
プ等の電子部品を均一に基板に圧着することができると
ともに、別々に圧着する必要がなくなるため、圧着に要
する工程数を削減することができる。よって、その工業
的価値は大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の圧着ヘッドの構造を示す
切欠側面図である。
【図２】（ａ）〜（ｂ）は本発明の実施の形態の電子部
品の圧着方法の工程説明図である。
【図３】従来の圧着ヘッドの構造を示す側面図である。
【図４】（ａ）〜（ｂ）は従来の電子部品の圧着方法の
工程説明図である。
【符号の説明】
１ 台座部 ２ ガイド ３，１３，１４，１７ 圧着ツール ４ 圧着ツールのネイルヘッド部 ５ 弾性体 ６ 圧着ツールの先端部 ７ メッキ配線 ８ セラミック基板 ９ ポリイミド薄膜 １０ スタッドバンプ １１，１２ 半導体チップ １５，１６ 弾性体 １８ 圧着ヘッド ２１ 台座部 ２２ サファイア製の膜 ２３ 圧着ヘッド

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電子部品を圧着する複数の圧着ツール
    と、前記圧着ツールを基板に対して上下動させる複数の
    挿入孔と、前記圧着ツールの上下動を制御する弾性体と
    を備えたことを特徴とする電子部品の圧着装置。
  2. 【請求項２】 前記圧着ツールがネイルヘッド状に形成
    され、かつ前記圧着ツールのネイルヘッドの頭部端面が
    前記弾性体に接触し、前記圧着ツールの先端部端面が電
    子部品に接触する機構を備えたことを特徴とする請求項
    １に記載の電子部品の圧着装置。
  3. 【請求項３】 複数の圧着ツールにより複数の電子部品
    を基板に押圧して、前記電子部品を同時に基板に圧着す
    る電子部品の圧着方法であって、前記複数の圧着ツール
    を押圧したときの押圧荷重を弾性体で制御するようにし
    たことを特徴とする電子部品の圧着方法。
  4. 【請求項４】 前記圧着ツールがネイルヘッド状に形成
    され、かつ前記圧着ツールのネイルヘッドの頭部端面が
    前記弾性体に接触し、前記圧着ツールの先端部端面が前
    記電子部品に接触することを特徴とする請求項３に記載
    の電子部品の圧着方法。
  5. 【請求項５】 前記電子部品を樹脂薄膜を介して前記基
    板に圧着することを特徴とする請求項３又は４に記載の
    電子部品の圧着方法。
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