JP2004047692A - Device and method for manufacturing electronic parts - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波振動を伝搬しながら突起電極と電極とを接合するフリップチップの実装方法およびその装置に関し、特に電子部品を破損させることなく安定した接合強度で電子部品を接合する電子部品製造装置および電子部品製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
多端子で狭ピッチの電極を有する電子部品を実装する手法として、電子部品に超音波振動を伝搬しながら電子部品の電極上に形成した突起電極と電極とを接合する、フリップチップ方式がよく用いられており、例えば”超音波振動によるフリップチップ実装技術の開発”(橋本他、6th Symposium on Microjoining and Assembly Technology in Electronics、175−178、2000)に記載されている。
【0003】
図21及び図22は従来の電子部品の製造方法および製造装置を示す一部を断面とする側面図である。図21及び図22図において、1は概略矩形平板状の第1の電子部品、1cは第1の電子部品1の表面としての第1の面1aに設けられた電極、2は概略矩形平板状の第2の電子部品、2cは第2の電子部品2の表面としての第1の面2aに設けられた電極、3は第1の電子部品1の電極1c上に設けられた突起電極である。第1の電子部品1と第2の電子部品2の裏面である第2の面1b,2bは平坦な面とされている。また、4は第1の電子部品1を吸着してこれを保持するとともに第1の電子部品1に超音波振動を伝搬する接合ツール、4aは接合ツール4に設けられた真空吸着穴、6は接合ステージ、5は接合ステージ6に設けられた真空吸着穴である。
【0004】
図21は第1の電子部品1を真空吸着穴4aで吸引して接合ツール4の電子部品保持部4bに真空吸着保持し、一方、第2の電子部品2を真空吸着穴5で吸引して第1の面2aを外方に向けて接合ステージ6に固定し、第1の電子部品1の電極1cに形成された突起電極3と、接合ステージ6に真空吸着保持された第2の電子部品2の電極2cとが位置合わせされた状態を示す一部を断面とする側面図である。
【0005】
図22は突起電極3と第2の電子部品2の電極2cとを加圧するとともに、接合ツール4によって第1の電子部品1に矢印Iに示されるように超音波振動が伝搬された状態を示す一部を断面とする側面図である。
第1の電子部品1の突起電極3と第2の電子部品2の電極2cとが位置合わせされた後、接合ツール4が第2の電子部品2の方向であるZ軸方向に移動し、突起電極3を所定の押圧力で電極2cに押圧しながら、接合ツール4が図中矢印Iに示されるように超音波振動を第1の電子部品1に伝搬する。Z軸方向の所定の押圧力とこれに直行するXY平面上の超音波振動によって突起電極3と電極2cとがこすれあい表面の汚れや膜が除去されて両者が固相接合される。
【0006】
図23は従来の電子部品の製造方法および製造装置の別の例を示し、突起電極3と第2の電子部品2の電極2cとを加圧するとともに、接合ツール12によって第1の電子部品1に矢印Jに示されるように超音波振動が伝搬された状態を示す一部を断面とする側面図である。図23において、12は四辺に各々斜面12aが形成され図中下方向に行くにつれて開口部を広げるくぼみ形状の電子部品保持部が形成された内面角錐型の接合ツールである。12bは接合ツール12に設けられた真空吸着穴である。接合ツール12は四辺に各々斜面12aを有する内面角錐型の電子部品保持部に第1の電子部品1を保持して超音波振動を第1の電子部品1に伝搬する。他の構成は図21及び図22に示される従来技術と同じである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
図21及び図22に示される従来技術では、突起電極3と電極2cとの接合が進行して両者間に働く接合力が増すと、第1の電子部品1に徐々に止まろうとする力が働くのに対して、接合ツール4はそのまま振動を続けるので、接合ツール4と第1の電子部品1の裏面との間で強制的な往復運動(位置ずれ)が生じ、第1の電子部品1の裏面が擦られて破損するといった問題があった。
【0008】
また、第1の電子部品1の第2の面1bに電極等の複数の突起物が形成されている場合は、接合ツール4の電子部品保持面に突起の先端しか接触しないこととなり、接合ツール4と第1の電子部品1との接触面積が減少しすべりが生じやすくなるため、突起電極3に超音波振動を十分伝達することができずに適正な接合強が行われないといった問題や、突起物により接合ツール4が磨耗して接合ツール4の寿命が短くなるといった問題があった。
【0009】
これに対し、図23に示される従来技術では、接合ツール12と第1の電子部品1とのすべりは改善されている。しかしながら、図23に示される従来技術においても、突起電極3と電極2cとの接合が進行して接合力が増した場合、第1の電子部品1に大きな超音波振動が伝搬され続けるので接合部が破損するといった問題があった。
【0010】
さらに、電極数が多く、大きな超音波出力が必要となる場合には、接合中に第1の電子部品1と角錐型接合ツール12の斜面12aとの接触部に過大な荷重が集中して第1の電子部品1を破損させる問題があり、特に化合物半導体のように脆弱な部品への適用には制限があった。
【0011】
この発明は上述のような課題を解決するためになされたもので、電子部品を破損させることなく、突起電極と電極とを安定した状態で接合することができる電子部品製造装置および電子部品製造方法を得ることを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る電子部品製造装置は、第1の面に複数の電極が形成された第2の電子部品を、第1の面を外方に向けて電子部品固定部に固定する接合ステージと、接合ステージに対して移動可能に設けられ、第1の電子部品に超音波振動を伝搬する超音波振動伝搬体と、超音波振動伝搬体の振動伝達端に超音波振動方向と同じ方向に移動可能に支持され、超音波振動伝搬体と反対側の面に電子部品保持部が形成され、第1の面に複数の突起電極が形成され第1の面が第2の電子部品に対向するように電子部品保持部に配置された第1の電子部品を、電子部品保持部に設けられた電子部品吸着手段により吸着して保持する接合ツールとを備え、超音波振動伝搬体は、第1の電子部品の突起電極を第2の電子部品の電極に位置決めし、突起電極を電極に押圧しながら超音波振動伝搬体を振動させて超音波振動を第1の電子部品に伝搬するとともに、突起電極と電極との間に所定の接合力が生じたときに接合ツールを超音波振動方向にすべらせながら第2の電子部品に第1の電子部品を接続する。
【0013】
また、超音波振動伝搬体は、接合ツール吸着手段によって振動伝達端に設けられたすべり面に接合ツールを吸着して超音波振動方向と同じ方向に移動可能に支持する。
【0014】
また、超音波振動伝搬体は、振動伝達端に設けられた弾性体を介して接合ツールを超音波振動方向と同じ方向に移動可能に支持する。
【0015】
また、接合ツールは、概略矩形の第1の電子部品の少なくとも対向する2辺を把持する電子部品把持手段を有し、電子部品吸着手段により吸着しながら電子部品把持手段によって把持して第1の電子部品を電子部品保持部に保持する。
【0016】
また、超音波振動伝搬体に対向する対向面に接合ツールを位置決めする位置合せ爪を有する接合ツールステージをさらに備え、超音波振動伝搬体は、接合ツールステージによって位置決めされた接合ツールを接合ツール吸着手段によってすべり面に吸着する。
【0017】
また、この発明に係る電子部品製造方法は、第1の電子部品に超音波振動を伝搬する超音波振動伝搬体と、超音波振動伝搬体の振動伝達端に超音波振動方向と同じ方向に移動可能に支持され、超音波振動伝搬体と反対側の面に電子部品保持部が形成され、電子部品保持部に設けられた電子部品吸着手段により電子部品保持部に第1の電子部品を保持する接合ツールと、電子部品保持部に対向する面に第2の電子部品を固定する電子部品固定部が設けられた接合ステージとを有する電子部品製造装置を使用する電子部品製造方法であって、第1の面に複数の電極が形成された第2の電子部品を、第1の面を外方に向けて電子部品固定部に固定する第2電子部品固定工程と、第1の面に複数の突起電極が形成された第1の電子部品を、第1の面が第2の電子部品に対向するように電子部品保持部に吸着する第1電子部品吸着工程と、第1の電子部品の突起電極を第2の電子部品の電極に位置決めし、突起電極を電極に押圧しながら超音波振動伝搬体を振動させて超音波振動を第1の電子部品に伝搬するとともに、突起電極と電極との間に所定の接合力が生じたときに接合ツールを超音波振動方向にすべらせながら第2の電子部品に第1の電子部品を接続する電子部品接続工程とを備えている。
【0018】
また、接合ツールは超音波振動伝搬体に設けられた接合ツール吸着手段によって振動伝達端に設けられたすべり面に吸着されて支持され、接合ツールを振動伝達端のすべり面に吸着する接合ツール吸着工程をさらに備えている。
【0019】
また、超音波振動伝搬体に対して接合ツールを所定の位置に位置決めする接合ツール位置決め工程をさらに備え、接合ツール吸着工程は、接合ツール位置決め工程によって位置決めされた接合ツールをすべり面に吸着する。
【0020】
さらに、第1電子部品吸着工程は、概略矩形の第1の電子部品の少なくとも対向する2辺を把持しながら第1の電子部品を電子部品保持部に吸着する。
【0021】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
図1から図8はこの発明の実施の形態1による電子部品製造装置および電子部品製造方法を示す一部を断面とする側面図である。図3において、1は概略矩形の平板状をなし図中下側の第1の面1aに複数の電極1cが形成された第1の電子部品である。第1の電子部品1の各電極1cには後で詳しく述べる突起電極3が設けられている。2は概略矩形の平板状をなし図中上側の第1の面2aに複数の電極2cが形成された第2の電子部品である。第2の電子部品2は電極2cが形成された第1の面2aを外方に向けて接合ステージ6上の電子部品固定部6aに固定されている。接合ステージ6の電子部品固定部6aには、第2の電子部品2を吸着する真空吸着穴5が設けられている。
【0022】
図1において、8は図示しない超音波振動伝搬装置の超音波振動伝搬体である。超音波振動伝搬体8は、接合ツールステージ9及び接合ステージ6に対してX軸、Y軸およびZ軸方向に移動可能とされ且つ第1の電子部品1に超音波振動を伝搬するために例えば片側1μmの振幅の超音波振動をする。超音波振動伝搬体8の図1の下端の振動伝達端には、平坦なすべり面8cが形成されている。また、超音波振動伝搬体8には、第1の電子部品1を吸着する接合ツール吸着手段として真空吸着穴8a、及び後述する接合ツール4を吸着する接合ツール吸着手段として真空吸着穴8bが軸方向に貫通して設けられている。
【0023】
図2において、4は超音波振動伝搬体8の振動伝達端のすべり面8cに真空吸着穴8bによって空気を吸引されて吸着された接合ツールである。接合ツール4の超音波振動伝搬体8に吸着される面と反対側の面には、第1の電子部品1を保持するための電子部品保持部4bが形成されている。電子部品保持部4bは四辺に各々斜面が形成され図中下方向に行くにつれて開口部を広げるくぼみ形状、すなわち、内面角錐型をなしている。接合ツール4の中央部には、真空吸着穴8aに連通して空気を吸引して第1の電子部品1を吸着する電子部品吸着手段としての真空吸着穴4aが穿孔されている。
本実施の形態では、接合ツール4はステンレス鋼にて作製されている。しなしながら、接合ツール4はステンレス鋼に限られるものではなく、例えばセラミックス材料で作製されてもよい。
【0024】
また、図2において、9は接合ツール4を位置決めするための接合ツールステージである。接合ツールステージ9の超音波振動伝搬体8に対向する対向面には、接合ツール4を位置決めするための位置合せ爪10が設けられている。
【0025】
図1は接合ツールステージ9上の接合ツール4と超音波振動伝搬体8とが位置合わせされた状態を示す一部を断面とする側面図である。一連の工程において、まず、接合ツール4が、後で詳しく説明するように、接合ツールステージ9上で超音波振動伝搬体8に対して位置合わせされる。
【0026】
図2は超音波振動伝搬体8の振動伝達端のすべり面8cに接合ツール4が真空吸着穴8bによって吸着される接合ツール吸着工程を示す一部を断面とする側面図である。接合ツール吸着工程においては、接合ツールステージ9上で超音波振動伝搬体8に対して位置合わせされた接合ツール4は、図中下方向であるZ軸方向に移動した超音波振動伝搬体8のすべり面8cに、真空吸着穴8bによって真空吸着保持される。
【0027】
図3は第1の電子部品1を真空吸着穴8aで吸引して接合ツール4の電子部品保持部4bに真空吸着保持する第1電子部品吸着工程と、第2の電子部品2を第1の面2aを外方に向けて電子部品固定部6aに固定する第2電子部品固定工程とを示すとともに、第1の電子部品1の電極1cに形成された突起電極3と、接合ステージ6に真空吸着保持された第2の電子部品2の電極2cとが位置合わせされた状態を示す一部を断面とする側面図である。
【0028】
第1電子部品吸着工程においては、振動伝達端のすべり面8cに接合ツール4を吸着した超音波振動伝搬体8が、例えば接合ステージ6に対して水平方向であるXY平面に移動して、図示しない載置台等に置かれた第1の電子部品1を真空吸着穴8aで吸引して接合ツール4の電子部品保持部4bに真空吸着保持する。
【0029】
第2電子部品固定工程においては、接合ステージ6の電子部品固定部6aに図示しない電子部品載置装置等によって第2の電子部品2が第1の面2aを外方に向けて載置され、真空吸着穴5によって真空吸着されて固定される。
その後、図3に示されるように第1の電子部品1の電極1cに形成された突起電極3と、接合ステージ6に真空吸着保持された第2の電子部品2の電極2cとが位置合わせされる。
【0030】
本実施の形態では、第1の電子部品1としてシリコン材料の半導体素子を用いている。しかしながら、第1の電子部品1として適用される部品は、シリコン材料の半導体素子に限られるものではなく、シリコン・ゲルマニュウムの合体、ヒ化ガリュウム、あるいはリン化インジューム等を材料とする他の半導体素子でもよい。そしてさらには、セラミックス配線基板や樹脂配線基板も適用することができる。
【0031】
本実施の形態で用いたシリコン材料の半導体素子には、直径25μmの金ワイヤの先端を溶融凝固させて直径75μmの金ボールを形成した後、金ボールを電極に接合し、金ボールから金ワイヤを所定の長さ切り離すことで、直径の平均値が97μmの金の突起電極3を12個形成した。ここで、突起電極3は金に限らず、例えば、銅や銀あるいは金合金、銅合金、銀合金で形成してもよい。
【0032】
また、本実施の形態では、第2の電子部品2としてアルミナ配線基板を用いたが、アルミナ配線基板に限らずガラスセラミックスや窒化アルミ等を材料とするセラミックス基板や樹脂基板でもよく、さらにはシリコン,シリコン・ゲルマニュウム,ガリュウム・ヒ素,インジューム・リン等を材料とする半導体素子も適用することができる。
【0033】
図4は突起電極3と第2の電子部品2の電極2cとを加圧するとともに、超音波振動伝搬体8によって接合ツール4に超音波振動が伝搬された状態を示す一部を断面とする側面図である。
第1の電子部品1の突起電極3と第2の電子部品2の電極2cとが位置合わせされた後、超音波振動伝搬体8がZ軸方向に移動し、突起電極3を所定の押圧力で電極2cに押圧しながら、超音波振動伝搬体8が図中矢印Aに示されるように超音波振動を第1の電子部品1に伝搬する。所定の押圧力と超音波振動によって突起電極3と電極2cとがこすれあい表面の汚れや膜が除去されて両者は固相接合される。
【0034】
本実施の形態においては、接合ステージ6を150℃に加熱した状態で、第1の電子部品1であるシリコン材料の半導体素子と第2の電子部品2であるアルミナ配線基板とを1200gfの押圧力で加圧するとともに片側1μmの振幅で60KHzの超音波振動を伝搬した。
【0035】
図5は第1の電子部品1の突起電極3と第2の電子部品の電極2cとの接合が進行した電子部品接続工程を示すとともに、突起電極3と電極2cとの接合力が増加し、接合ツール4に対して超音波振動伝搬体8が矢印B方向にすべった状態を示す一部を断面とする側面図である。
【0036】
電子部品接続工程においては、突起電極3が電極2cに押圧されながら超音波振動が伝搬され、所定の押圧力と超音波振動によって突起電極3と電極2cとが固相接合される。そして、突起電極3と電極2cにとの接合が進行し、突起電極3と電極2cとの接合力が増加し所定の大きさ以上になったとき、接合ツール4は超音波振動伝搬体8のすべり面8cに対してすべり始める。突起電極3と電極2cとの接合力に対してすべり始める摩擦抵抗を調節するには、すべり面8c及びこれに対面して接触する接合ツール4の接触面の滑らかさを適正なものにするとともに、真空吸着穴8bによる真空吸着力を適度に変化させて調節する。
【0037】
本実施の形態においては、片側1μmの振幅で60KHzの超音波振動を0.3秒間伝搬し、金の突起電極3と金の電極2cとをせん断破断荷重70gf/バンプ以上で接合した。このとき、突起電極3と電極2cとの接合が進行して、両者間に働く接合力が所定の値まで増した場合、超音波振動伝搬体8に対して接合ツール4がすべり始め、第1の電子部品1の裏面は破損することがなかった。なお、接合ツール4とすべり面8cとの摩擦抵抗を所定の値とするために、超音波振動の伝搬中は真空吸着穴8bによる接合ツール4の真空吸着を停止した。
【0038】
一方、同じ対象物、すなわち、第1の電子部品1にシリコン材料の半導体素子、第2の電子部品2にアルミナ配線基板を適用して、図5に示す従来の方法で接合した場合、超音波振動の伝搬時間が0.1秒以下では第1の電子部品1の裏面に破損は生じなかったものの、最小のせん断破断荷重が25gf/バンプとなり十分な接合力が得られなかった。また、超音波振動の伝搬時間を0.1秒より長くしてゆくとそれにともない接合力は増したが、第1の電子部品1と接合ツール4の間に位置ずれが生じ第1の電子部品1の裏面が破損した。
【0039】
図6は真空吸着穴8aの真空吸着を停止するとともに真空吸着穴8bで再び接合ツール4を真空吸着保持し、超音波振動伝搬体8を上方に移動させて第1の電子部品1と接合ツール4とを離間させた状態を示す一部を断面とする側面図である。図7は接合ツール4を接合ツールステージ9に置く状態を示す一部を断面とする側面図である。
【0040】
第1の電子部品1の突起電極3と第2の電子部品の電極2cとの接合が終了すると、超音波振動伝搬体8がZ軸で第1の電子部品1と離れる上方向に移動し、その後XY平面内で移動して接合ツールステージ9に向かう、そして再び下降して接合ツールステージ9の所定の位置に接合ツール4を置く、そして真空吸着穴8bの真空吸着を停止し超音波振動伝搬体8は上方に逃げる。
【0041】
図8は両側から位置合せ爪10で接合ツール4を押し、接合ツール4を接合ステージ9の所定の位置に移動させる接合ツール位置決め工程を示す一部を断面とする側面図である。
接合ツール位置決め工程においては、接合ツールステージ9の所定の位置に置かれた接合ツール4は、四方から図中矢印Cのようにスライドして接合ツール4の各面を押す位置合せ爪10によって所定の位置に位置決めされる。その後、工程は図1に示される状態に戻るが、接合ツール4は、超音波振動伝搬体8に対して正確に位置決めされた位置にあり、図2に示される接合ツール吸着工程では、接合ツール4は超音波振動伝搬体8の所定の位置に正確に吸着される。
【0042】
以上のように本実施の形態の電子部品製造装置および電子部品製造方法においては、突起電極3と電極2cとの接合が進行して両者間の接合力が増加しても、接合ツール4と第1の電子部品1の裏面との間で位置ずれが生じないので、第1の電子部品1の裏面が破損することがない。
【0043】
また、さらに、接合ツール4と超音波振動伝搬体8との間にすべりが生じるため、突起電極3と電極2cとの接合がさらに進行して両者間の接合部に大きな超音波振動が加わり続けても接合部が破損することもない。
【0044】
なお、接合ツール4と超音波振動伝搬体8のすべり面8cとの摩擦抵抗をすくなくしてすべりを生じやすくするため、接合ツール4の裏面に凹部を設けてすべり面8cとの接触面積を低減してもよい。さらには、接合中に真空吸着穴8bから逆に空気を吹き付けて接合ツール4と超音波振動伝搬体8との摩擦抵抗を低減してもよい。
【0045】
実施の形態2.
図9から図16はこの発明の実施の形態2による電子部品製造装置および電子部品製造方法を示す一部を断面とする側面図である。図9から図16において、実施の形態1と同一または相当部分には同一符号を付し、その説明を省略する。本実施の形態においては、実施の形態1に対して、接合ツール4が異なったものとなっている。図9から図16において、4dは接合ツール4のスライド部、4cは接合ツール4の真空吸着穴、4fは接合ツール4に設けられた電子部品把持手段としての把持爪、8dは超音波振動伝搬体8の真空吸着穴である。その他の構成は実施の形態1と概略同様である。
【0046】
図9は接合ツールステージ9上の接合ツール4と超音波振動伝搬体8とが位置合わせされた状態を示す一部を断面とする側面図である。接合ツール4は、第1の電子部品1を真空吸着する真空吸着穴4aと、真空吸着穴4c内部の空気圧を可変させることでスライドするスライド部4dを備えている。スライド部4dは接合ツール本体4eに対して進退動可能に設けられている。スライド部4dと接合ツール本体4eの間には、図示しない弾性体が縮設されている。この弾性体により、スライド部4dは、常時は接合ツール本体4eと離れるように付勢されている。そして、真空吸着穴4cによって内部を減圧されて接合ツール本体4eに近づく方向に移動する。接合ツール本体4eとスライド部4dには、それぞれ把持爪4f,4fが突設されている。2つの把持爪4f,4fは互いに近づく方向に移動することで第1の電子部品1を挟んで挟持する。
本実施の形態では、接合ツール4はステンレス鋼で作製されているが、ステンレス鋼に限定されることはなく、例えばセラミックス材料が用いられてもよい。
【0047】
図10は超音波振動伝搬体8の振動伝達端のすべり面8cに接合ツール4が真空吸着穴8bによって吸着される接合ツール吸着工程を示す一部を断面とする側面図である。図11は第1の電子部品1を真空吸着穴8aで吸引して接合ツール4の電子部品保持部4bに真空吸着するとともに、真空吸着穴8dを真空吸引して接合ツール4のスライド部4dをスライドさせ、第1の電子部品1の対向する1対の側面を挟み込んで保持する第1電子部品吸着工程と、第2の電子部品2を第1の面2aを外方に向けて電子部品固定部6aに固定する第2電子部品固定工程とを示すとともに、第1の電子部品1の電極1cに形成された突起電極3と、接合ステージ6に真空吸着保持された第2の電子部品2の電極2cとが位置合わせされた状態を示す一部を断面とする側面図である。
【0048】
第1電子部品吸着工程においては、振動伝達端のすべり面8cに接合ツール4を吸着した超音波振動伝搬体8が、例えば接合ステージ6に対して水平方向であるXY平面内で移動して、図示しない載置台等に置かれた第1の電子部品1を真空吸着穴8aで吸引して接合ツール4の電子部品保持部4bに真空吸着保持する。このとき、同時に真空吸着穴8dから空気を吸引して接合ツール4のスライド部4dをスライドさせ、第1の電子部品1の対向する1対の側面を把持爪4f,4fで挟み込んで保持する。
【0049】
第2電子部品固定工程においては、接合ステージ6の電子部品固定部6aに図示しない電子部品載置装置によって第2の電子部品2が第1の面2aを外方に向けて載置され、真空吸着穴5によって真空吸着されて固定される。
その後、図11に示されるように第1の電子部品1の電極1cに形成された突起電極3と、接合ステージ6に真空吸着保持された第2の電子部品2の電極2cとが位置合わせされる。
【0050】
本実施の形態では、第1の電子部品1としてヒ化ガリュウム材料の半導体素子を用いている。しかしながら、第1の電子部品1として適用される部品は、ヒ化ガリュウム材料の半導体素子に限られるものではなく、シリコン、シリコン・ゲルマニュウムの合体、あるいはリン化インジューム等を材料とする他の半導体素子でもよい。そしてさらには、セラミックス配線基板や樹脂配線基板も適用することができる。
【0051】
本実施の形態で用いたヒ化ガリュウム材料の半導体素子には、直径25μmの金ワイヤの先端を溶融凝固させて直径75μmの金ボールを形成した後、金ボールを電極に接合し、金ボールから金ワイヤを所定の長さ切り離すことで、直径の平均値が97μmの金の突起電極3を30個形成した。ここで、突起電極3は金に限らず、例えば、銅や銀あるいは金合金、銅合金、銀合金で形成してもよい。
【0052】
また、本実施の形態では、第2の電子部品2としてアルミナ配線基板を用いたが、アルミナ配線基板に限らずガラスセラミックスや窒化アルミ等を材料とするセラミックス基板や樹脂基板でもよく、さらにはシリコン,シリコン・ゲルマニュウム,ガリュウム・ヒ素,インジューム・リン等を材料とする半導体素子も適用することができる。
【0053】
図12は突起電極3と第2の電子部品の電極2cとを加圧するとともに、接合ツール4とスライド部4dに挟み込まれた第1の電子部品1に挟持する1対の側面に垂直な方向に超音波振動が伝搬された状態を示す一部を断面とする側面図である。
【0054】
第1の電子部品1の突起電極3と第2の電子部品2の電極2cとが位置合わせされた後、超音波振動伝搬体8がZ軸方向に移動し、突起電極3を所定の押圧力で電極2cに押圧しながら、超音波振動伝搬体8が図中矢印Dに示されるように超音波振動を第1の電子部品1に伝搬する。所定の押圧力と超音波振動によって突起電極3と電極2cとがこすれあい表面の汚れや膜が除去されて固相接合される。
【0055】
本実施の形態においては、超音波振動方向に垂直な2つの側面を接合ツール4で挟み込むことで、突起電極3の数が増して接合に大きな超音波出力が必要となる場合でも、角錐型接合ツールのように第1の電子部品1と接合ツール4との接触部に過大な荷重集中が生じることがなく、化合物半導体のように脆弱な部品でも破損することがない。
【0056】
本実施の形態においては、接合ステージ6を150℃に加熱した状態で、第1の電子部品1であるヒ化ガリュウム材料の半導体素子と第2の電子部品2であるアルミナ配線基板とを2700gfの押圧力で加圧するとともに片側2μmの振幅で60KHzの超音波振動を伝搬した。
【0057】
図13は第1の電子部品1の突起電極3と第2の電子部品の電極2cとの接合が進行した電子部品接続工程を示すとともに、突起電極3と電極2cとの接合力が増加し、接合ツール4に対して超音波振動伝搬体8が矢印E方向にすべった状態を示す一部を断面とする側面図である。
電子部品接続工程においては、突起電極3が電極2cに押圧されながら超音波振動が伝搬され、所定の押圧力と超音波振動によって突起電極3と電極2cとが固相接続される。そして、突起電極3と電極2cにとの接合が進行し、突起電極3と電極2cとの接合力が増加し所定の大きさ以上になったとき、接合ツール4は超音波振動伝搬体8のすべり面8cに対してすべり始める。突起電極3と電極2cとの接合力に対してすべり始める摩擦抵抗を調節するには、すべり面8c及びこれに対向して接触する接合ツール4の接触面の滑らかさを適正なものにするとともに、真空吸着穴8bによる真空吸着力を適度に変化させて調節する。
【0058】
本実施の形態においては、突起電極3を30個形成したが、突起電極3の数が増加すると、これに伴い突起電極3と電極2cとの間に生じる接合力が大きくなる。そのため、両者の接合が十分に進行する前に接合ツール4とすべり面8cとの間ですべりが生じてしまう場合がある。接合が十分に進行する前に接合ツール4がすべり面8cに対してすべると超音波振動が接合部に伝わらず接合が完全に行われない問題が生じる。
【0059】
そこで、本実施の形態では、超音波振動伝搬開始から0.1秒間は真空吸着穴8bで接合ツール4を真空吸着したままとし、超音波振動伝搬体8と接合ツール4とのすべりを防止して接合を進ませた。その後、真空吸着を停止してさらに超音波振動を0.4秒間伝搬した。これにより、素子裏面の破損を生じさせることなく、金の突起電極3とアルミナ配線板の厚さ3μmの金の電極2cとをせん断破断荷重75gf/バンプ以上で接合することができた。
【0060】
本実施の形態では、真空吸着の停止のタイミングは、超音波振動の伝搬時間で得ている。このタイミングは、接合中の超音波振幅,超音波振動子のインピーダンス,荷重等を測定してタイミングを得ることもできる。すなわち、接合が進行するにつれて超音波振幅はしだいに小さくなるので、これを検出しながら接合を行い所定の大きさ以下になったときに、真空吸着を停止するあるいは逆に空気を吹き付けることで接合ツール4と超音波振動伝搬体8との摩擦抵抗を低減してもよい。
また、接合が進行するにつれて超音波インピーダンスしだいに大きくなるので、これを検出しながら接合を行い所定の大きさ以上になったときに、真空吸着を停止するあるいは逆に空気を吹き付けることで接合ツール4と超音波振動伝搬体8との摩擦抵抗を低減してもよい。
さらには、接合が進行するにつれて超音波振動伝搬体8に作用する荷重はしだいに大きくなるので同様の方法でタイミングの制御に用いることができる。
【0061】
図14は真空吸着穴8aの真空吸着を停止するとともに真空吸着穴8bで再び接合ツール4を真空吸着保持し、超音波振動伝搬体8を上方に移動させて第1の電子部品1と接合ツール4とを離間させた状態を示す一部を断面とする側面図である。図15は接合ツール4を接合ツールステージ9に置く状態を示す一部を断面とする側面図である。
【0062】
第1の電子部品1の突起電極3と第2の電子部品の電極2cとの接合が終了すると、超音波振動伝搬体8がZ軸で第1の電子部品1と離れる上方向に移動し、その後XY平面内で移動して接合ツールステージ9に向かう、そして再びZ軸方向に下降して接合ツールステージ9の所定の位置に接合ツール4を置く、そして真空吸着穴8bの真空吸着を停止し超音波振動伝搬体8は上方に逃げる。
【0063】
図16は両側から位置合せ爪10で接合ツール4を押し、接合ツール4を接合ステージ9の所定の位置に移動させる接合ツール位置決め工程を示す一部を断面とする側面図である。
接合ツール位置決め工程においては、接合ツールステージ9の所定の位置に置かれた接合ツール4は、四方から図中矢印Fのようにスライドして接合ツール4の各面を押す位置合せ爪10にて所定の位置に位置決めされる。その後、工程は図9に示される状態に戻るが、接合ツール4は、超音波振動伝搬体8に対して位置決めされた位置にあり、図10に示される接合ツール吸着工程では、接合ツール4は超音波振動伝搬体8の所定の位置に正確に吸着される。
【0064】
以上のように本実施の形態の電子部品製造装置および電子部品製造方法においては、接合ツール4は、概略矩形平板状の第1の電子部品1の対向する2辺を把持する電子部品把持手段としての2つの把持爪4f,4fを有し、真空吸着穴8aによって吸着しながら把持爪4f,4fで把持して第1の電子部品1を電子部品保持部4bに保持する。そのため、接合ツール4と第1の電子部品1の裏面との間に発生する位置ずれをさらに抑制することができ、さらに第1の電子部品1の裏面の破損を防止することがなくなる。
【0065】
尚、本実施の形態においては、把持爪4f,4fを動かす駆動力として気体の圧力を利用したが、他に液体による圧力や電磁力あるいはバネや圧電素子やネジによる圧力を用いても同様の効果が得られる。また、第1の電子部品1の2辺を挟み込んでいるが、電子部品把持手段は、第1の電子部品1と接合ツール4とのすべりを防止することが目的であり、3辺あるいは4辺を把持してもよいことは言うまでもない。
【0066】
実施の形態3.
図17から図20はこの発明の実施の形態3による電子部品製造装置および電子部品製造方法を示す一部を断面とする側面図である。図17から図20において、実施の形態1と同一または相当部分には同一符号を付し、その説明を省略する。図17から図20において、11は超音波振動伝搬体8の振動伝達端に設けられ接合ツール4を超音波振動方向と同じ方向に移動可能に支持する弾性体としてのバネである。バネ11は超音波振動伝搬体8と接合ツール4との間で2方向から接合ツール4を押圧して接合ツール4を所定の位置に配置する。その他の構成は実施の形態1と概略同様である。
【0067】
図17は第1の電子部品1を真空吸着穴8aで吸引して接合ツール4の電子部品保持部4bに真空吸着保持する第1電子部品吸着工程と、第2の電子部品2を第1の面2aを外方に向けて電子部品固定部6aに固定する第2電子部品固定工程とを示すとともに、第1の電子部品1の電極1cに形成された突起電極3と、接合ステージ6に真空吸着保持された第2の電子部品2の電極2cとが位置合わせされた状態を示す一部を断面とする側面図である。
【0068】
第1電子部品吸着工程においては、振動伝達端に接合ツール4を移動可能に支持した超音波振動伝搬体8が接合ステージ6に対して水平方向であるXY平面内で移動して、図示しない載置台に置かれた第1の電子部品1を真空吸着穴8aで吸引して接合ツール4の電子部品保持部4bに真空吸着保持する。
【0069】
第2電子部品固定工程においては、接合ステージ6の電子部品固定部6aに図示しない電子部品載置装置によって第2の電子部品2が第1の面2aを外方に向けて載置され、真空吸着穴5によって真空吸着されて固定される。
その後、図17に示されるように第1の電子部品1の電極1cに形成された突起電極3と、接合ステージ6に真空吸着保持された第2の電子部品2の電極2cとが位置合わせされる。
【0070】
本実施の形態では、接合ツール4はステンレス鋼で作製されている。しなしながら、ステンレス鋼に限られるものではなく、例えばセラミックス材料で作製されてもよい。さらには、実施の形態2のように第1の電子部品1の対向する2辺を把持する手段を有する接合ツールを用いてもよい。
【0071】
本実施の形態では、第1の電子部品1としてヒ化ガリュウム材料の半導体素子を用いている。しかしながら、第1の電子部品1として適用される部品は、ヒ化ガリュウム材料の半導体素子に限られるものではなく、シリコン、シリコン・ゲルマニュウムの合体、あるいはリン化インジューム等を材料とする他の半導体素子でもよい。そしてさらには、セラミックス配線基板や樹脂配線基板も適用することができる。
【0072】
本実施の形態で用いたヒ化ガリュウム材料の半導体素子には、直径25μmの金ワイヤの先端を溶融凝固させて直径75μmの金ボールを形成した後、金ボールを電極に接合し、金ボールから金ワイヤを所定の長さ切り離すことで、直径の平均値が97μmの金の突起電極3を8個形成した。ここで、突起電極3は金に限らず、例えば、銅や銀あるいは金合金、銅合金、銀合金で形成してもよい。
【0073】
また、本実施の形態では、第2の電子部品2としてアルミナ配線基板を用いたが、アルミナ配線基板に限らずガラスセラミックスや窒化アルミ等を材料とするセラミックス基板や樹脂基板でもよく、さらにはシリコン,シリコン・ゲルマニュウム,ガリュウム・ヒ素,インジューム・リン等を材料とする半導体素子も適用することができる。
【0074】
図18は突起電極3と第2の電子部品2の電極2cとを加圧するとともに、超音波振動伝搬体8によって接合ツール4に超音波振動が伝搬された状態を示す一部を断面とする側面図である。
【0075】
第1の電子部品1の突起電極3と第2の電子部品2の電極2cとが位置合わせされた後、超音波振動伝搬体8がZ軸方向に移動し、突起電極3を所定の押圧力で電極2cに押圧しながら、超音波振動伝搬体8が図中矢印Gに示されるように超音波振動を第1の電子部品1に伝搬する。所定の押圧力と超音波振動によって突起電極3と電極2cとはこすれあい表面の汚れや膜が除去されて固相接合される。
【0076】
本実施の形態においては、接合ステージ6を150℃に加熱した状態で、第1の電子部品1であるヒ化ガリュウム材料の半導体素子と第2の電子部品2であるアルミナ配線基板とを800gfの押圧力で加圧するとともに片側0.8μmの振幅で60KHzの超音波振動を伝搬した。
【0077】
図19は第1の電子部品1の突起電極3と第2の電子部品の電極2cとの接合が進行した電子部品接続工程を示すとともに、突起電極3と電極2cとの接合力が増加し、接合ツール4に対して超音波振動伝搬体8が矢印H方向にすべった状態を示す一部を断面とする側面図である。
【0078】
電子部品接続工程においては、突起電極3が電極2cに押圧されながら超音波振動が伝搬され、所定の押圧力と超音波振動によって突起電極3と電極2cとが固相接続される。そして、突起電極3と電極2cにとの接合が進行し、突起電極3と電極2cとの接合力が増加し所定の大きさ以上になったとき、接合ツール4は超音波振動伝搬体8のすべり面8cに対してすべり始める。突起電極3と電極電極2cとの接合力に対してすべり始める摩擦抵抗を調節するには、すべり面8c及びこれに対向して接触する接合ツール4の接触面の滑らかさを適正なものにする。
【0079】
本実施の形態においては、接合ステージ6を150℃に加熱した状態で、第1の電子部品1であるヒ化ガリュウム材料の半導体素子と第2の電子部品2であるアルミナ配線基板とを800gfの押圧力で加圧するとともに片側0.8μmの振幅で60KHzの超音波振動を伝搬した。
【0080】
図20は真空吸着穴8aの真空吸着を停止し、超音波振動伝搬体8を上方に移動させて第1の電子部品1と接合ツール4とを分離した状態を示す一部を断面とする側面図である。
【0081】
以上のように本実施の形態の電子部品製造装置および電子部品製造方法においては、接合ツール4は、弾性体としてのバネ11により支持されて超音波振動伝搬体8の振動伝達端に常時設けられている。そのため、超音波振動伝搬体8に接合ツール4を吸着する接合ツール吸着工程や超音波振動伝搬体8に対して接合ツール4の位置決めを行う接合ツール位置決め工程がなくなり、全体として加工時間が削減され、生産性が向上しコストをさげることができる。
尚、本実施の形態においては、接合条件によって適度な弾性力を有するバネ11を選択することにより適正な接合を行うことができる。
【0082】
【発明の効果】
この発明に係る電子部品製造装置は、第1の面に複数の電極が形成された第2の電子部品を、第1の面を外方に向けて電子部品固定部に固定する接合ステージと、接合ステージに対して移動可能に設けられ、第1の電子部品に超音波振動を伝搬する超音波振動伝搬体と、超音波振動伝搬体の振動伝達端に超音波振動方向と同じ方向に移動可能に支持され、超音波振動伝搬体と反対側の面に電子部品保持部が形成され、第1の面に複数の突起電極が形成され第1の面が第2の電子部品に対向するように電子部品保持部に配置された第1の電子部品を、電子部品保持部に設けられた電子部品吸着手段により吸着して保持する接合ツールとを備え、超音波振動伝搬体は、第1の電子部品の突起電極を第2の電子部品の電極に位置決めし、突起電極を電極に押圧しながら超音波振動伝搬体を振動させて超音波振動を第1の電子部品に伝搬するとともに、突起電極と電極との間に所定の接合力が生じたときに接合ツールを超音波振動方向にすべらせながら第2の電子部品に第1の電子部品を接続する。そのため、第1の電子部品と第2の電子部品の接合中に、接合ツールに対して第1の電子部品が位置ずれを発生することがなくなる。その結果、第1の電子部品を破損させることなく、第1の電子部品と第2の電子部品とを安定した状態で接合することができる。
【0083】
また、超音波振動伝搬体は、接合ツール吸着手段によって振動伝達端に設けられたすべり面に接合ツールを吸着して超音波振動方向と同じ方向に移動可能に支持する。そのため、電子部品吸着手段と同じ駆動源を用いて接合ツールをすべり面に吸着することができ、簡単な構成とすることができるので、コストダウンをすることができる。
【0084】
また、超音波振動伝搬体は、振動伝達端に設けられた弾性体を介して接合ツールを超音波振動方向と同じ方向に移動可能に支持する。そのため、接合ツールに力が働かなくなったとき、弾性体は接合ツールを所定の位置に支持するので、超音波振動伝搬体に対して接合ツールを位置決めする動作は、第1の電子部品から接合ツールを離間させるのみの動作でよく、製造時間を短縮することができるので、コストダウンをすることができる。
【0085】
また、接合ツールは、概略矩形の第1の電子部品の少なくとも対向する2辺を把持する電子部品把持手段を有し、電子部品吸着手段により吸着しながら電子部品把持手段によって把持して第1の電子部品を電子部品保持部に保持する。そのため、第1の電子部品が安定して保持され、接合ツールに対して第1の電子部品がさらに位置ずれを発生することがなくなり、第1の電子部品と第2の電子部品とをさらに安定した状態で接合することができる。
【0086】
また、超音波振動伝搬体に対向する対向面に接合ツールを位置決めする位置合せ爪を有する接合ツールステージをさらに備え、超音波振動伝搬体は、接合ツールステージによって位置決めされた接合ツールを接合ツール吸着手段によってすべり面に吸着する。そのため、超音波振動伝搬体から離脱してしまう接合ツールを簡単な構成で位置決めすることができ、コストダウンをすることができる。
【0087】
また、この発明に係る電子部品製造方法は、第1の電子部品に超音波振動を伝搬する超音波振動伝搬体と、超音波振動伝搬体の振動伝達端に超音波振動方向と同じ方向に移動可能に支持され、超音波振動伝搬体と反対側の面に電子部品保持部が形成され、電子部品保持部に設けられた電子部品吸着手段により電子部品保持部に第1の電子部品を保持する接合ツールと、電子部品保持部に対向する面に第2の電子部品を固定する電子部品固定部が設けられた接合ステージとを有する電子部品製造装置を使用する電子部品製造方法であって、第1の面に複数の電極が形成された第2の電子部品を、第1の面を外方に向けて電子部品固定部に固定する第2電子部品固定工程と、第1の面に複数の突起電極が形成された第1の電子部品を、第1の面が第2の電子部品に対向するように電子部品保持部に吸着する第1電子部品吸着工程と、第1の電子部品の突起電極を第2の電子部品の電極に位置決めし、突起電極を電極に押圧しながら超音波振動伝搬体を振動させて超音波振動を第1の電子部品に伝搬するとともに、突起電極と電極との間に所定の接合力が生じたときに接合ツールを超音波振動方向にすべらせながら第2の電子部品に第1の電子部品を接続する電子部品接続工程とを備えている。そのため、電子部品接続工程において、第1の電子部品と第2の電子部品の接合中に、接合ツールに対して第1の電子部品が位置ずれおこすことがなく、第1の電子部品が破損することがなくなり、第1の電子部品と第2の電子部品とが安定した状態で接合される。
【0088】
また、接合ツールは超音波振動伝搬体に設けられた接合ツール吸着手段によって振動伝達端に設けられたすべり面に吸着されて支持され、接合ツールを振動伝達端のすべり面に吸着する接合ツール吸着工程をさらに備えている。そのため、接合ツール吸着工程では、第1電子部品吸着工程と同じ駆動源の電子部品吸着手段にて接合ツールをすべり面に吸着し、装置を簡単な構成とすることができるので、コストダウンをすることができる。
【0089】
また、超音波振動伝搬体に対して接合ツールを所定の位置に位置決めする接合ツール位置決め工程をさらに備え、接合ツール吸着工程は、接合ツール位置決め工程によって位置決めされた接合ツールをすべり面に吸着する。そのため、超音波振動伝搬体から離脱してしまう接合ツールを簡単な動作にて位置決めすることができる。
【0090】
さらに、第1電子部品吸着工程は、概略矩形の第1の電子部品の少なくとも対向する2辺を把持しながら第1の電子部品を電子部品保持部に吸着する。そのため、電子部品接続工程において、第1の電子部品と第2の電子部品の接合中に、接合ツールに対して第1の電子部品がさらに位置ずれおこすことがなく、第1の電子部品がさらに破損することがなくなり、第1の電子部品と第2の電子部品とがさらに安定した状態で接合される。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態1の接合ツールと超音波振動伝搬体とが位置合わせされた状態を示す一部を断面とする側面図である。
【図2】この発明の実施の形態1のすべり面に接合ツールが吸着される接合ツール吸着工程を示す一部を断面とする側面図である。
【図3】この発明の実施の形態1の第1の電子部品を接合ツールの電子部品保持部に真空吸着保持する第1電子部品吸着工程と、第2の電子部品2を電子部品固定部に固定する第2電子部品固定工程とを示すとともに、第1の電子部品と第2の電子部品とが位置合わせされた状態を示す一部を断面とする側面図である。
【図4】この発明の実施の形態1の突起電極と電極とを加圧するとともに接合ツールに超音波振動が伝搬された状態を示す一部を断面とする側面図である。
【図5】この発明の実施の形態1の突起電極と電極との接合力が増加し接合ツールに対して超音波振動伝搬体がすべった状態を示す一部を断面とする側面図である。
【図6】この発明の実施の形態1の超音波振動伝搬体を上方に移動させて第1の電子部品と接合ツールとを離間させた状態を示す一部を断面とする側面図である。
【図7】この発明の実施の形態1の接合ツールを接合ツールステージに置く状態を示す一部を断面とする側面図である。
【図8】この発明の実施の形態1の位置合せ爪にて接合ツールを位置決めする接合ツール位置決め工程を示す一部を断面とする側面図である。
【図9】この発明の実施の形態2の接合ツールと超音波振動伝搬体とが位置合わせされた状態を示す一部を断面とする側面図である。
【図10】この発明の実施の形態2のすべり面に接合ツールが吸着される接合ツール吸着工程を示す一部を断面とする側面図である。
【図11】この発明の実施の形態2の第1の電子部品を接合ツールの電子部品保持部に真空吸着するとともに第1の電子部品1の対向する1対の側面を挟み込んで保持する第1電子部品吸着工程と、第2の電子部品2を電子部品固定部に固定する第2電子部品固定工程とを示すとともに、第1の電子部品と第2の電子部品とが位置合わせされた状態を示す一部を断面とする側面図である。
【図12】この発明の実施の形態2の突起電極と電極とを加圧するとともに接合ツールに超音波振動が伝搬された状態を示す一部を断面とする側面図である。
【図13】この発明の実施の形態2の突起電極と電極との接合力が増加し接合ツールに対して超音波振動伝搬体がすべった状態を示す一部を断面とする側面図である。
【図14】この発明の実施の形態2の超音波振動伝搬体を上方に移動させて第1の電子部品と接合ツールとを離間させた状態を示す一部を断面とする側面図である。
【図15】この発明の実施の形態2の接合ツールを接合ツールステージに置く状態を示す一部を断面とする側面図である。
【図16】この発明の実施の形態2の位置合せ爪にて接合ツールを位置決めする接合ツール位置決め工程を示す一部を断面とする側面図である。
【図17】この発明の実施の形態3の第1の電子部品を接合ツールの電子部品保持部に真空吸着保持する第1電子部品吸着工程と、第2の電子部品2を電子部品固定部に固定する第2電子部品固定工程とを示すとともに、第1の電子部品と第2の電子部品とが位置合わせされた状態を示す一部を断面とする側面図である。
【図18】この発明の実施の形態3の突起電極と電極とを加圧するとともに接合ツールに超音波振動が伝搬された状態を示す一部を断面とする側面図である。
【図19】この発明の実施の形態3の突起電極と電極との接合力が増加し接合ツールに対して超音波振動伝搬体がすべった状態を示す一部を断面とする側面図である。
【図20】この発明の実施の形態3の超音波振動伝搬体を上方に移動させて第1の電子部品と接合ツールとを離間させた状態を示す一部を断面とする側面図である。
【図21】従来の電子部品の製造方法および製造装置を示し、特に第1の電子部品を真空吸着保持し、第2の電子部品を接合ステージに固定し、さらに両者が位置合わせされた状態を示す一部を断面とする側面図である。
【図22】従来の電子部品の製造方法および製造装置を示し、特に突起電極が電極に加圧されるとともに超音波振動が伝搬された状態を示す一部を断面とする側面図である。
【図23】従来の電子部品の製造方法および製造装置の別の例を示し、特に突起電極が電極に加圧されるとともに超音波振動が伝搬された状態を示す一部を断面とする側面図である。
【符号の説明】
1 第1の電子部品、2 第2の電子部品、2c 電極、3 突起電極、4 接合ツール、4a 真空吸着穴(電子部品吸着手段)、4b 電子部品保持部、4e 接合ツール本体、4d スライド部、4f 把持爪(電子部品把持手段)、6 接合ステージ、6a 電子部品固定部、8 超音波振動伝搬体、8a 真空吸着穴(電子部品吸着手段)、8b 真空吸着穴(接合ツール吸着手段)、8c すべり面、9 接合ツールステージ、10 位置合せ爪、11 バネ(弾性体)。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and an apparatus for mounting a flip chip for bonding a protruding electrode to an electrode while propagating ultrasonic vibration, and particularly to manufacturing an electronic component for bonding an electronic component with a stable bonding strength without damaging the electronic component. The present invention relates to an apparatus and an electronic component manufacturing method.
[0002]
[Prior art]
As a method of mounting an electronic component having a multi-terminal, narrow-pitch electrode, a flip-chip method, in which a projection electrode formed on an electrode of the electronic component is joined to the electrode while transmitting ultrasonic vibration to the electronic component, is often used. For example, it is described in "Development of flip chip mounting technology by ultrasonic vibration" (Hashimoto et al., 6th Symposium on Microjoining and Assembly Technology in Electronics in Electronics, 175-178, 2000).
[0003]
FIG. 21 and FIG. 22 are side views, partly in section, showing a conventional method and apparatus for manufacturing an electronic component. 21 and 22,
[0004]
FIG. 21 shows a state in which the first
[0005]
FIG. 22 shows a state where the protruding
After the
[0006]
FIG. 23 shows another example of a conventional method and apparatus for manufacturing an electronic component, in which the projecting
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In the prior art shown in FIGS. 21 and 22, when the bonding between the
[0008]
When a plurality of projections such as electrodes are formed on the
[0009]
On the other hand, in the related art shown in FIG. 23, the slip between the joining
[0010]
Further, when the number of electrodes is large and a large ultrasonic output is required, an excessive load is concentrated on a contact portion between the first
[0011]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an electronic component manufacturing apparatus and an electronic component manufacturing method capable of joining a protruding electrode and an electrode in a stable state without damaging the electronic component. The purpose is to obtain.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
An electronic component manufacturing apparatus according to the present invention includes: a joining stage for fixing a second electronic component having a plurality of electrodes formed on a first surface to an electronic component fixing portion with the first surface facing outward; An ultrasonic vibration propagator that is provided movably with respect to the bonding stage and propagates ultrasonic vibration to the first electronic component, and is movable in the same direction as the ultrasonic vibration direction to a vibration transmitting end of the ultrasonic vibration propagator. , An electronic component holding portion is formed on a surface opposite to the ultrasonic vibration propagation body, a plurality of protruding electrodes are formed on the first surface, and the first surface is opposed to the second electronic component. A bonding tool for holding the first electronic component disposed in the electronic component holding unit by suction by an electronic component suction unit provided in the electronic component holding unit; Position the projecting electrode of the component on the electrode of the second electronic component, and The ultrasonic vibration propagating body is vibrated while being pressed against the pole to propagate the ultrasonic vibration to the first electronic component, and when a predetermined bonding force is generated between the protruding electrode and the electrode, the bonding tool is ultrasonically driven. The first electronic component is connected to the second electronic component while sliding in the vibration direction.
[0013]
Further, the ultrasonic vibration propagating member adsorbs the joining tool to the slip surface provided at the vibration transmitting end by the joining tool adsorbing means and supports the joining tool so as to be movable in the same direction as the ultrasonic vibration direction.
[0014]
Further, the ultrasonic vibration propagation body supports the joining tool via an elastic body provided at the vibration transmission end so as to be movable in the same direction as the ultrasonic vibration direction.
[0015]
Further, the joining tool has electronic component gripping means for gripping at least two opposing sides of the first electronic component having a substantially rectangular shape. The electronic component is held in the electronic component holding unit.
[0016]
The ultrasonic vibration propagation body further includes a joining tool stage having an alignment claw for positioning the joining tool on a surface facing the ultrasonic vibration propagation body, and the ultrasonic vibration propagation body sucks the joining tool positioned by the welding tool stage. Adsorb to the slip surface by means.
[0017]
Also, in the electronic component manufacturing method according to the present invention, the ultrasonic vibration propagation body that propagates the ultrasonic vibration to the first electronic component, and the vibration transmission end of the ultrasonic vibration propagation body is moved in the same direction as the ultrasonic vibration direction. An electronic component holding portion is formed on the surface opposite to the ultrasonic vibration propagating member, and the first electronic component is held on the electronic component holding portion by electronic component suction means provided on the electronic component holding portion. An electronic component manufacturing method using an electronic component manufacturing apparatus having a joining tool and a joining stage provided with an electronic component fixing portion for fixing a second electronic component on a surface facing the electronic component holding portion, comprising: A second electronic component fixing step of fixing a second electronic component having a plurality of electrodes formed on one surface to an electronic component fixing portion with the first surface facing outward; The first electronic component on which the protruding electrodes are formed is A first electronic component adsorption step of adsorbing the electronic component holding portion so as to face the second electronic component, positioning the protruding electrode of the first electronic component on the electrode of the second electronic component, and pressing the protruding electrode against the electrode While propagating the ultrasonic vibration to the first electronic component by vibrating the ultrasonic vibration propagating body, the joining tool is moved in the ultrasonic vibration direction when a predetermined joining force is generated between the protruding electrode and the electrode. An electronic component connecting step of connecting the first electronic component to the second electronic component while sliding.
[0018]
In addition, the welding tool is sucked and supported on the slip surface provided on the vibration transmitting end by the welding tool sucking means provided on the ultrasonic vibration propagation body, and the welding tool is sucked onto the slip surface of the vibration transmitting end. The method further includes a step.
[0019]
Further, the method further includes a welding tool positioning step of positioning the welding tool at a predetermined position with respect to the ultrasonic vibration propagation body, and the welding tool suction step suctions the welding tool positioned in the welding tool positioning step to the slip surface.
[0020]
Further, in the first electronic component suction step, the first electronic component is suctioned to the electronic component holding portion while holding at least two opposing sides of the substantially rectangular first electronic component.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
1 to 8 are side views showing a part of a cross section showing an electronic component manufacturing apparatus and an electronic component manufacturing method according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 3,
[0022]
In FIG. 1,
[0023]
In FIG. 2,
In the present embodiment, the joining
[0024]
In FIG. 2,
[0025]
FIG. 1 is a side view, partly in section, showing a state where the joining
[0026]
FIG. 2 is a side view in partial section showing a joining tool suction step in which the joining
[0027]
FIG. 3 shows a first electronic component suction step of sucking the first
[0028]
In the first electronic component suctioning step, the ultrasonic
[0029]
In the second electronic component fixing step, the second
Thereafter, as shown in FIG. 3, the protruding
[0030]
In the present embodiment, a semiconductor element made of a silicon material is used as the first
[0031]
In the semiconductor element made of a silicon material used in the present embodiment, the tip of a gold wire having a diameter of 25 μm is melted and solidified to form a gold ball having a diameter of 75 μm. Was cut off by a predetermined length, thereby forming 12
[0032]
Further, in the present embodiment, an alumina wiring substrate is used as the second
[0033]
FIG. 4 is a side view showing a state in which the ultrasonic vibration is propagated to the joining
After the
[0034]
In the present embodiment, while the
[0035]
FIG. 5 shows an electronic component connection step in which the joining between the projecting
[0036]
In the electronic component connecting step, ultrasonic vibration is propagated while the protruding
[0037]
In the present embodiment, the ultrasonic vibration of 60 KHz was propagated at an amplitude of 1 μm on one side for 0.3 seconds, and the
[0038]
On the other hand, when the same object, that is, a semiconductor element made of a silicon material is applied to the first
[0039]
FIG. 6 shows that the vacuum suction of the
[0040]
When the joining between the protruding
[0041]
FIG. 8 is a side view partially in section showing a welding tool positioning step of pressing the
In the joining tool positioning step, the joining
[0042]
As described above, in the electronic component manufacturing apparatus and the electronic component manufacturing method according to the present embodiment, even when the bonding between the protruding
[0043]
Further, since a slip occurs between the
[0044]
In order to reduce the frictional resistance between the
[0045]
9 to 16 are side views, partly in section, showing an electronic component manufacturing apparatus and an electronic component manufacturing method according to
[0046]
FIG. 9 is a side view showing a state in which the joining
In the present embodiment, the joining
[0047]
FIG. 10 is a side view in partial section showing a joining tool suction step in which the joining
[0048]
In the first electronic component suctioning step, the ultrasonic
[0049]
In the second electronic component fixing step, the second
Then, as shown in FIG. 11, the protruding
[0050]
In the present embodiment, a gallium arsenide semiconductor element is used as the first
[0051]
In the semiconductor element of the gallium arsenide material used in the present embodiment, the tip of a gold wire having a diameter of 25 μm is melted and solidified to form a gold ball having a diameter of 75 μm, and the gold ball is joined to an electrode. By cutting the gold wire by a predetermined length, 30
[0052]
Further, in the present embodiment, an alumina wiring substrate is used as the second
[0053]
FIG. 12 shows a state in which the protruding
[0054]
After the
[0055]
In the present embodiment, the two side surfaces perpendicular to the ultrasonic vibration direction are sandwiched by the joining
[0056]
In the present embodiment, the semiconductor element of the gallium arsenide material as the first
[0057]
FIG. 13 shows an electronic component connection step in which the joining between the projecting
In the electronic component connecting step, ultrasonic vibration is propagated while the protruding
[0058]
In the present embodiment, thirty projecting
[0059]
Therefore, in the present embodiment, the joining
[0060]
In the present embodiment, the timing for stopping the vacuum suction is obtained by the propagation time of the ultrasonic vibration. This timing can be obtained by measuring the ultrasonic amplitude during bonding, the impedance of the ultrasonic transducer, the load, and the like. In other words, as the welding progresses, the amplitude of the ultrasonic wave gradually decreases, so the welding is performed while detecting this, and when the ultrasonic wave becomes smaller than a predetermined size, the vacuum suction is stopped or, conversely, the air is blown to join. The frictional resistance between the
In addition, since the ultrasonic impedance gradually increases as the welding progresses, welding is performed while detecting the impedance, and when the size exceeds a predetermined value, the vacuum suction is stopped or conversely, air is blown to the welding tool. The frictional resistance between the ultrasonic
Furthermore, the load acting on the ultrasonic
[0061]
FIG. 14 shows that the vacuum suction of the
[0062]
When the joining between the protruding
[0063]
FIG. 16 is a partial cross-sectional side view showing a joining tool positioning step of pressing the joining
In the joining tool positioning step, the joining
[0064]
As described above, in the electronic component manufacturing apparatus and the electronic component manufacturing method according to the present embodiment, the joining
[0065]
In this embodiment, the pressure of gas is used as the driving force for moving the gripping
[0066]
17 to 20 are side views, partly in section, showing an electronic component manufacturing apparatus and an electronic component manufacturing method according to
[0067]
FIG. 17 shows a first electronic component suction step in which the first
[0068]
In the first electronic component suction step, the ultrasonic
[0069]
In the second electronic component fixing step, the second
Thereafter, as shown in FIG. 17, the protruding
[0070]
In the present embodiment, the joining
[0071]
In the present embodiment, a gallium arsenide semiconductor element is used as the first
[0072]
In the semiconductor element of the gallium arsenide material used in the present embodiment, the tip of a gold wire having a diameter of 25 μm is melted and solidified to form a gold ball having a diameter of 75 μm, and the gold ball is joined to an electrode. By cutting the gold wire to a predetermined length, eight
[0073]
Further, in the present embodiment, an alumina wiring substrate is used as the second
[0074]
FIG. 18 is a side view showing a state in which the ultrasonic vibration is propagated to the joining
[0075]
After the
[0076]
In the present embodiment, with the
[0077]
FIG. 19 shows an electronic component connection step in which the joining between the projecting
[0078]
In the electronic component connecting step, ultrasonic vibration is propagated while the protruding
[0079]
In the present embodiment, with the
[0080]
FIG. 20 is a partially cutaway side view showing a state where the first
[0081]
As described above, in the electronic component manufacturing apparatus and the electronic component manufacturing method according to the present embodiment, the joining
In this embodiment, proper joining can be performed by selecting a
[0082]
【The invention's effect】
An electronic component manufacturing apparatus according to the present invention includes: a joining stage for fixing a second electronic component having a plurality of electrodes formed on a first surface to an electronic component fixing portion with the first surface facing outward; An ultrasonic vibration propagator that is provided movably with respect to the bonding stage and propagates ultrasonic vibration to the first electronic component, and is movable in the same direction as the ultrasonic vibration direction to a vibration transmitting end of the ultrasonic vibration propagator. , An electronic component holding portion is formed on a surface opposite to the ultrasonic vibration propagation body, a plurality of protruding electrodes are formed on the first surface, and the first surface is opposed to the second electronic component. A bonding tool for holding the first electronic component disposed in the electronic component holding unit by suction by an electronic component suction unit provided in the electronic component holding unit; Position the projecting electrode of the component on the electrode of the second electronic component, and The ultrasonic vibration propagating body is vibrated while being pressed against the pole to propagate the ultrasonic vibration to the first electronic component, and when a predetermined bonding force is generated between the protruding electrode and the electrode, the bonding tool is ultrasonically driven. The first electronic component is connected to the second electronic component while sliding in the vibration direction. Therefore, during the joining of the first electronic component and the second electronic component, the first electronic component does not shift in position with respect to the joining tool. As a result, the first electronic component and the second electronic component can be joined in a stable state without damaging the first electronic component.
[0083]
Further, the ultrasonic vibration propagating member adsorbs the joining tool to the slip surface provided at the vibration transmitting end by the joining tool adsorbing means and supports the joining tool so as to be movable in the same direction as the ultrasonic vibration direction. Therefore, the joining tool can be attracted to the slip surface by using the same drive source as the electronic component attracting means, and the configuration can be simplified, so that the cost can be reduced.
[0084]
Further, the ultrasonic vibration propagation body supports the joining tool via an elastic body provided at the vibration transmission end so as to be movable in the same direction as the ultrasonic vibration direction. Therefore, when the force is no longer applied to the joining tool, the elastic body supports the joining tool at a predetermined position. Therefore, the operation of positioning the joining tool with respect to the ultrasonic vibration propagation body is performed by first joining the joining tool from the first electronic component. In this case, only an operation of separating the first and the second is sufficient, and the manufacturing time can be reduced, so that the cost can be reduced.
[0085]
Further, the joining tool has electronic component gripping means for gripping at least two opposing sides of the first electronic component having a substantially rectangular shape. The electronic component is held in the electronic component holding unit. Therefore, the first electronic component is stably held, and the first electronic component does not further displace with respect to the joining tool, and the first electronic component and the second electronic component are further stabilized. It can be joined in the state where it was done.
[0086]
The ultrasonic vibration propagation body further includes a joining tool stage having an alignment claw for positioning the joining tool on a surface facing the ultrasonic vibration propagation body, and the ultrasonic vibration propagation body sucks the joining tool positioned by the welding tool stage. Adsorb to the slip surface by means. Therefore, it is possible to position the joining tool which is separated from the ultrasonic vibration propagation body with a simple configuration, and it is possible to reduce the cost.
[0087]
Also, in the electronic component manufacturing method according to the present invention, the ultrasonic vibration propagation body that propagates the ultrasonic vibration to the first electronic component, and the vibration transmission end of the ultrasonic vibration propagation body is moved in the same direction as the ultrasonic vibration direction. An electronic component holding portion is formed on the surface opposite to the ultrasonic vibration propagating member, and the first electronic component is held on the electronic component holding portion by electronic component suction means provided on the electronic component holding portion. An electronic component manufacturing method using an electronic component manufacturing apparatus having a joining tool and a joining stage provided with an electronic component fixing portion for fixing a second electronic component on a surface facing the electronic component holding portion, comprising: A second electronic component fixing step of fixing a second electronic component having a plurality of electrodes formed on one surface to an electronic component fixing portion with the first surface facing outward; The first electronic component on which the protruding electrodes are formed is A first electronic component adsorption step of adsorbing the electronic component holding portion so as to face the second electronic component, positioning the protruding electrode of the first electronic component on the electrode of the second electronic component, and pressing the protruding electrode against the electrode While propagating the ultrasonic vibration to the first electronic component by vibrating the ultrasonic vibration propagating body, the joining tool is moved in the ultrasonic vibration direction when a predetermined joining force is generated between the protruding electrode and the electrode. An electronic component connecting step of connecting the first electronic component to the second electronic component while sliding. Therefore, in the electronic component connecting step, the first electronic component is not displaced with respect to the joining tool during the joining of the first electronic component and the second electronic component, and the first electronic component is damaged. The first electronic component and the second electronic component are joined in a stable state.
[0088]
In addition, the welding tool is sucked and supported on the slip surface provided on the vibration transmitting end by the welding tool sucking means provided on the ultrasonic vibration propagation body, and the welding tool is sucked onto the slip surface of the vibration transmitting end. The method further includes a step. Therefore, in the bonding tool suction step, the bonding tool is suctioned to the slip surface by the electronic component suction means of the same drive source as in the first electronic component suction step, so that the apparatus can have a simple configuration, thereby reducing costs. be able to.
[0089]
Further, the method further includes a welding tool positioning step of positioning the welding tool at a predetermined position with respect to the ultrasonic vibration propagation body, and the welding tool suction step suctions the welding tool positioned in the welding tool positioning step to the slip surface. Therefore, the joining tool that separates from the ultrasonic vibration propagation body can be positioned by a simple operation.
[0090]
Further, in the first electronic component suction step, the first electronic component is suctioned to the electronic component holding portion while holding at least two opposing sides of the substantially rectangular first electronic component. Therefore, in the electronic component connecting step, during the joining of the first electronic component and the second electronic component, the first electronic component is not further displaced with respect to the joining tool, and the first electronic component is further moved. No damage is caused, and the first electronic component and the second electronic component are joined in a more stable state.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view, partly in section, showing a state where a joining tool and an ultrasonic vibration propagation body according to
FIG. 2 is a side view partially in section showing a welding tool suction step in which the welding tool is suctioned to a slip surface according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 3 is a first electronic component suction step of vacuum-holding the first electronic component in the electronic component holding portion of the joining tool according to the first embodiment of the present invention, and the second
FIG. 4 is a side view, partly in section, showing a state where ultrasonic waves are propagated to the joining tool while pressing the protruding electrode and the electrode according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a side view, partly in section, showing a state in which the bonding force between the protruding electrode and the electrode according to
FIG. 6 is a side view, partly in section, showing a state in which the ultrasonic vibration propagation body according to the first embodiment of the present invention has been moved upward to separate the first electronic component from the joining tool.
FIG. 7 is a side view partially in section showing a state where the welding tool according to the first embodiment of the present invention is placed on the welding tool stage.
FIG. 8 is a side view partially in section showing a joining tool positioning step of positioning the joining tool with the positioning claw according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 9 is a side view, partly in section, showing a state where the joining tool and the ultrasonic vibration propagation body according to
FIG. 10 is a side view partially in section showing a welding tool suction step in which a welding tool is sucked on a slip surface according to
FIG. 11 illustrates a first electronic component according to a second embodiment of the present invention, in which a first electronic component is vacuum-sucked to an electronic component holding portion of a joining tool, and a pair of opposing side surfaces of the first
FIG. 12 is a side view, partly in section, showing a state where ultrasonic waves are propagated to a joining tool while pressing a protruding electrode and an electrode according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a side view, partly in section, showing a state in which the joining force between the projecting electrode and the electrode according to the second embodiment of the present invention has increased and the ultrasonic vibration propagation body has slipped against the joining tool.
FIG. 14 is a side view, partly in section, showing a state in which an ultrasonic vibration propagation body according to
FIG. 15 is a partial cross-sectional side view showing a state where the welding tool according to
FIG. 16 is a side view partially in section showing a joining tool positioning step of positioning the joining tool with the positioning claw according to the second embodiment of the present invention;
FIG. 17 is a diagram illustrating a first electronic component suction step in which the first electronic component according to the third embodiment of the present invention is vacuum-adsorbed and held in the electronic component holding unit of the joining tool; FIG. 10 is a side view showing a second electronic component fixing step of fixing, and a partial cross section showing a state where the first electronic component and the second electronic component are aligned.
FIG. 18 is a side view, partly in section, showing a state in which ultrasonic waves are propagated to a joining tool while pressing a protruding electrode and an electrode according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 19 is a side view, partly in section, showing a state in which the joining force between the protruding electrode and the electrode is increased and the ultrasonic vibration propagation body slides against the joining tool according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 20 is a side view, partly in section, showing a state where the ultrasonic vibration propagation body according to
FIG. 21 shows a conventional method and apparatus for manufacturing an electronic component, particularly showing a state in which a first electronic component is held by vacuum suction, a second electronic component is fixed to a joining stage, and both are aligned. It is a side view which makes a part shown into a cross section.
FIG. 22 is a side view illustrating a conventional method and apparatus for manufacturing an electronic component, particularly showing a state in which a protruding electrode is pressed against the electrode and ultrasonic vibration is propagated, and a part thereof is shown in cross section.
FIG. 23 is a side view showing another example of a conventional method and apparatus for manufacturing an electronic component, particularly showing a state in which a protruding electrode is pressed against the electrode and ultrasonic vibration is propagated, and a part thereof is shown in cross section. It is.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS
Claims (9)
前記接合ステージに対して移動可能に設けられ、第1の電子部品に超音波振動を伝搬する超音波振動伝搬体と、
前記超音波振動伝搬体の振動伝達端に超音波振動方向と同じ方向に移動可能に支持され、前記超音波振動伝搬体と反対側の面に電子部品保持部が形成され、第1の面に複数の突起電極が形成され該第1の面が前記第2の電子部品に対向するように前記電子部品保持部に配置された前記第1の電子部品を、該電子部品保持部に設けられた電子部品吸着手段により吸着して保持する接合ツールとを備え、前記超音波振動伝搬体は、前記第1の電子部品の前記突起電極を前記第2の電子部品の前記電極に位置決めし、前記突起電極を前記電極に押圧しながら前記超音波振動伝搬体を振動させて超音波振動を前記第1の電子部品に伝搬するとともに、前記突起電極と前記電極との間に所定の接合力が生じたときに前記接合ツールを超音波振動方向にすべらせながら前記第2の電子部品に前記第1の電子部品を接続する
ことを特徴とする電子部品製造装置。A joining stage for fixing a second electronic component having a plurality of electrodes formed on a first surface to the electronic component fixing portion with the first surface facing outward;
An ultrasonic vibration propagator that is provided movably with respect to the bonding stage and propagates ultrasonic vibration to the first electronic component;
The vibration transmitting end of the ultrasonic vibration propagation body is movably supported in the same direction as the ultrasonic vibration direction, an electronic component holding portion is formed on a surface opposite to the ultrasonic vibration propagation body, and a first surface is formed. The first electronic component, which is provided in the electronic component holding unit such that a plurality of protruding electrodes are formed and the first surface faces the second electronic component, is provided in the electronic component holding unit. A bonding tool that sucks and holds the electronic component by suction means, wherein the ultrasonic vibration propagation body positions the protruding electrode of the first electronic component on the electrode of the second electronic component, and The ultrasonic vibration propagating body is vibrated while pressing the electrode against the electrode to propagate the ultrasonic vibration to the first electronic component, and a predetermined bonding force is generated between the protruding electrode and the electrode. Sometimes the welding tool is moved in the ultrasonic vibration direction. Electronic component manufacturing apparatus characterized by connecting the first electronic component on the second electronic component with racemate.
ことを特徴とする請求項1に記載の電子部品製造装置。The said ultrasonic vibration propagation body adsorb | sucks the said joining tool to the slip surface provided at the said vibration transmission end by the joining tool adsorption | suction means, and supports so that it can move in the same direction as an ultrasonic vibration direction. Item 2. The electronic component manufacturing apparatus according to Item 1.
ことを特徴とする請求項1に記載の電子部品製造装置。2. The electronic device according to claim 1, wherein the ultrasonic vibration propagation body supports the joining tool movably in the same direction as the ultrasonic vibration direction via an elastic body provided at the vibration transmission end. 3. Parts manufacturing equipment.
ことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の電子部品製造装置。The joining tool has electronic component gripping means for gripping at least two opposing sides of the first electronic component having a substantially rectangular shape. The electronic component manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the first electronic component is held by the electronic component holding unit.
前記超音波振動伝搬体は、前記接合ツールステージによって位置決めされた前記接合ツールを前記接合ツール吸着手段によって前記すべり面に吸着する
ことを特徴とする請求項1,2又は4のいずれかに記載の電子部品製造装置。Further comprising a joining tool stage having an alignment claw for positioning the joining tool on a facing surface facing the ultrasonic vibration propagation body,
5. The ultrasonic vibration propagation body according to claim 1, wherein the welding tool positioned by the welding tool stage is attracted to the slip surface by the welding tool suction means. 6. Electronic component manufacturing equipment.
前記超音波振動伝搬体の振動伝達端に超音波振動方向と同じ方向に移動可能に支持され、前記超音波振動伝搬体と反対側の面に電子部品保持部が形成され、該電子部品保持部に設けられた電子部品吸着手段により該電子部品保持部に第1の電子部品を保持する接合ツールと、
前記電子部品保持部に対向する面に第2の電子部品を固定する電子部品固定部が設けられた接合ステージと
を有する電子部品製造装置を使用する電子部品製造方法であって、
第1の面に複数の電極が形成された前記第2の電子部品を、該第1の面を外方に向けて前記電子部品固定部に固定する第2電子部品固定工程と、
第1の面に複数の突起電極が形成された前記第1の電子部品を、該第1の面が前記第2の電子部品に対向するように前記電子部品保持部に吸着する第1電子部品吸着工程と、
前記第1の電子部品の前記突起電極を前記第2の電子部品の前記電極に位置決めし、前記突起電極を前記電極に押圧しながら前記超音波振動伝搬体を振動させて超音波振動を前記第1の電子部品に伝搬するとともに、前記突起電極と前記電極との間に所定の接合力が生じたときに前記接合ツールを超音波振動方向にすべらせながら前記第2の電子部品に前記第1の電子部品を接続する電子部品接続工程と
を備えたことを特徴とする電子部品製造方法。An ultrasonic vibration propagation body that propagates ultrasonic vibration to the first electronic component;
The vibration transmitting end of the ultrasonic vibration propagation body is movably supported in the same direction as the ultrasonic vibration direction, and an electronic component holding portion is formed on a surface opposite to the ultrasonic vibration propagation body, and the electronic component holding portion A joining tool for holding the first electronic component in the electronic component holding portion by electronic component suction means provided in
An electronic component manufacturing method using an electronic component manufacturing apparatus including: a bonding stage provided with an electronic component fixing unit for fixing a second electronic component on a surface facing the electronic component holding unit;
A second electronic component fixing step of fixing the second electronic component having a plurality of electrodes formed on a first surface to the electronic component fixing portion with the first surface facing outward;
A first electronic component that adsorbs the first electronic component having a plurality of protruding electrodes formed on a first surface to the electronic component holding unit such that the first surface faces the second electronic component; An adsorption step;
Positioning the protruding electrode of the first electronic component on the electrode of the second electronic component, and vibrating the ultrasonic vibration propagating body while pressing the protruding electrode against the electrode to generate ultrasonic vibration The first electronic component and the second electronic component while sliding the bonding tool in the ultrasonic vibration direction when a predetermined bonding force is generated between the protruding electrode and the electrode. And an electronic component connecting step of connecting the electronic components.
ことを特徴とする請求項6に記載の電子部品製造方法。The joining tool is attracted and supported on a slip surface provided at the vibration transmitting end by a joining tool attracting means provided on the ultrasonic vibration propagation body, and the joining tool is attracted to the slip surface of the vibration transmitting end. The electronic component manufacturing method according to claim 6, further comprising a joining tool suction step of performing the bonding tool.
前記接合ツール吸着工程は、前記接合ツール位置決め工程によって位置決めされた前記接合ツールを前記すべり面に吸着する
ことを特徴とする請求項7に記載の電子部品製造方法。Further comprising a welding tool positioning step of positioning the welding tool at a predetermined position with respect to the ultrasonic vibration propagation body,
The method according to claim 7, wherein in the joining tool suction step, the joining tool positioned in the joining tool positioning step is attracted to the slip surface.
ことを特徴とする請求項6から8のいずれかに記載の電子部品製造方法。The first electronic component suctioning step, wherein the first electronic component is suctioned to the electronic component holding portion while holding at least two opposing sides of the substantially rectangular first electronic component. An electronic component manufacturing method according to any one of items 6 to 8.
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Cited By (8)
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JP2006186325A (en) * | 2004-12-02 | 2006-07-13 | Seiko Instruments Inc | Ultrasonic vibration bonding device |
JP2006351589A (en) * | 2005-06-13 | 2006-12-28 | Sony Corp | Semiconductor chip, electronic apparatus and its manufacturing method |
JP2007019436A (en) * | 2005-07-11 | 2007-01-25 | Sony Corp | Bonding equipment and method of semiconductor chip |
US7424966B2 (en) | 2004-11-09 | 2008-09-16 | Fujitsu Limited | Method of ultrasonic mounting and ultrasonic mounting apparatus using the same |
JP2009231802A (en) * | 2008-02-28 | 2009-10-08 | Denso Corp | Ultrasonic bonding method |
CN102545036A (en) * | 2010-12-08 | 2012-07-04 | 索尼公司 | Laser diode device |
WO2013135302A1 (en) * | 2012-03-16 | 2013-09-19 | Ev Group E. Thallner Gmbh | Pressure transmitting device for bonding chips onto a substrate |
CN110024101A (en) * | 2016-11-30 | 2019-07-16 | 龙云株式会社 | Aligning guide, chuck assembly and laminating apparatus |
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Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7424966B2 (en) | 2004-11-09 | 2008-09-16 | Fujitsu Limited | Method of ultrasonic mounting and ultrasonic mounting apparatus using the same |
JP2006186325A (en) * | 2004-12-02 | 2006-07-13 | Seiko Instruments Inc | Ultrasonic vibration bonding device |
JP2006351589A (en) * | 2005-06-13 | 2006-12-28 | Sony Corp | Semiconductor chip, electronic apparatus and its manufacturing method |
JP2007019436A (en) * | 2005-07-11 | 2007-01-25 | Sony Corp | Bonding equipment and method of semiconductor chip |
JP4687290B2 (en) * | 2005-07-11 | 2011-05-25 | ソニー株式会社 | Semiconductor chip bonding apparatus and bonding method |
JP2009231802A (en) * | 2008-02-28 | 2009-10-08 | Denso Corp | Ultrasonic bonding method |
CN102545036A (en) * | 2010-12-08 | 2012-07-04 | 索尼公司 | Laser diode device |
WO2013135302A1 (en) * | 2012-03-16 | 2013-09-19 | Ev Group E. Thallner Gmbh | Pressure transmitting device for bonding chips onto a substrate |
JP2014534636A (en) * | 2012-03-16 | 2014-12-18 | エーファウ・グループ・エー・タルナー・ゲーエムベーハー | Pressure transmitter for bonding chips to substrates |
US9305813B2 (en) | 2012-03-16 | 2016-04-05 | Ev Group E. Thallner Gmbh | Pressure transmitting device for bonding chips onto a substrate |
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