JP2006263816A - Ultrasonic welding method and apparatus using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子部品などのチップ部品の電極を基板などのワークの電極に押圧および加熱しながら、当該接合部位に超音波振動を付与して接合する超音波接合方法およびこれを用いた装置に関する。 The present invention relates to an ultrasonic bonding method in which an electrode of a chip component such as an electronic component is pressed and heated on an electrode of a workpiece such as a substrate and ultrasonic vibration is applied to the bonding portion and an apparatus using the ultrasonic bonding method. .
2個の被接合部材の金属からなる両接合部位を接触させ、一方の被接合部材を吸着保持した状態で他方の被接合部材に押圧しながら超音波振動を付与して接合している。具体的には、接合開始にともなって、接合部位における超音波振動の振幅を所定の振幅になるまで大きくしてゆく。所定振幅になった時点から予め設定された接合時間が終了するまでの残り時間は、超音波振動の振幅を一定に保った状態で接合部位に超音波振動を付与している(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、従来の方法では、次のような問題がある。 However, the conventional method has the following problems.
すなわち、予め決められた接合時間内で、超音波接合が終了するまで超音波振動の振幅を一定に保った状態のまま接続部位の接合行なった場合、被接合部材を吸着保持している吸着部材の吸着面が短時間で磨耗してしまうといった問題ある。つまり、接合時間は、接合対象物の接合対象である被接合部材(チップ部品)の固体差を考慮して平均接合時間よりも長く、または最大時間に設定されている。そのため、これら設定時間よりも短時間で接合する物の場合、被接合部材の接合部位同士が接合時間内の早い時間に強固に金属結合され、吸着部材による被接合部材の吸着力を上回る。その結果、吸着部材の吸着面が、被接合部材の表面で滑り、摩擦により磨耗してしまう。 That is, when the connection part is joined while the amplitude of the ultrasonic vibration is kept constant until the ultrasonic joining is completed within a predetermined joining time, the suction member that holds and holds the member to be joined. There is a problem that the adsorbing surface is worn out in a short time. That is, the joining time is set to be longer than the average joining time or set to the maximum time in consideration of the solid difference of the members to be joined (chip parts) to be joined of the joining objects. Therefore, in the case of an object to be joined in a shorter time than these set times, the joined parts of the joined members are strongly metal-bonded at an earlier time within the joining time, and exceed the attracting force of the joined member by the attracting member. As a result, the suction surface of the suction member slides on the surface of the member to be joined and wears due to friction.
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、吸着部材の磨耗を抑制することができる超音波接合方法およびこれを用いた装置を提供することを主たる目的とする。 This invention is made | formed in view of such a situation, Comprising: It aims at providing the ultrasonic bonding method and apparatus using the same which can suppress abrasion of an adsorption | suction member.
この発明は、上記目的を達成するために次のような構成をとる。 The present invention has the following configuration in order to achieve the above object.
第1の発明は、吸着部材に吸着保持したチップ部品の電極をワークの電極に押圧しながら、両電極に超音波振動を付与して接合する超音波接合方法であって、
前記チップ部品の種類に応じて予め設定された接合時間のうち、所定時間経過後に前記両電極の接合部位における超音波振動の振幅を小さくしてゆく
ことを特徴とする。
The first invention is an ultrasonic bonding method for applying ultrasonic vibration to both electrodes and bonding them while pressing the electrode of the chip component adsorbed and held on the adsorption member against the electrode of the work,
Of the bonding time set in advance according to the type of the chip component, the amplitude of ultrasonic vibration at the bonding portion of the electrodes is reduced after a predetermined time has elapsed.
(作用・効果) 第1の発明によると、所定時間内でチップ部品と基板の両電極同士が金属結合している場合に、当該接合強度よりも吸着部材によるチップ部品の吸着強度が弱いので、吸着部材の吸着面がチップ部品の表面で滑りが発生して擦れる。しかしながら、吸着部材が擦れるときに、超音波振動の振幅が小さいので吸着部材の吸着面とチップ部品の表面での摩擦が抑制される。その結果、吸着部材の吸着面の磨耗を抑制することができる。 (Operation / Effect) According to the first invention, when both the chip component and the substrate electrode are metal-bonded within a predetermined time, the adsorption strength of the chip component by the adsorption member is weaker than the bonding strength. The suction surface of the suction member slides on the surface of the chip component and rubs. However, since the amplitude of the ultrasonic vibration is small when the suction member is rubbed, friction between the suction surface of the suction member and the surface of the chip component is suppressed. As a result, it is possible to suppress wear on the suction surface of the suction member.
また、チップ部品の電極と基板の電極の金属結合よりも弱いチップ部品側の電極取り付け部分に加わる摩擦による伝達応力が抑制される。すなわち、チップ部品側の電極取り付け部分に加わる伝達応力によって発生しがちなクラックを抑制することができる。その結果、チップ部品の接合精度の向上を図ることができる。 Further, transmission stress due to friction applied to the electrode mounting portion on the chip component side, which is weaker than the metal bond between the electrode of the chip component and the electrode of the substrate, is suppressed. That is, it is possible to suppress cracks that tend to occur due to transmission stress applied to the electrode mounting portion on the chip component side. As a result, it is possible to improve the bonding accuracy of chip components.
さらに、両電極の接合が終了するまでの間は、超音波振動の振幅が小さい状態であっても、接続部位に超音波振動が継続的に付与されるので、押圧による金属変形を促進させる。したがって、押圧だけによる接合に比べて短い時間で両電極を接合することができる。 Furthermore, since the ultrasonic vibration is continuously applied to the connection part until the joining of the two electrodes is finished even if the amplitude of the ultrasonic vibration is small, metal deformation due to pressing is promoted. Therefore, both electrodes can be joined in a shorter time than joining by pressing alone.
なお、前記超音波振動の振幅の変化としては、例えば、接合時間のうち所定時間経過後から時間に比例して小さくしたり(第2の発明)、接合時間のうち所定時間経過後から経過時間に応じて段階的に小さくしたり(第3の発明)することが好ましい。このように設定することにより、第1の発明を好適に実施することができる。 The change in the amplitude of the ultrasonic vibration is, for example, decreased in proportion to the time after a predetermined time elapses in the joining time (second invention), or the time elapsed after the elapse of the predetermined time in the joining time. It is preferable to reduce the size step by step (third invention). By setting in this way, the first invention can be suitably implemented.
第4の発明は、第1ないし第3の発明において、さらに、接合時間のうち、電極の接合開始から所定時間経過するまでは、時間の経過に比例して超音波振動の振幅を大きくしてゆくことが好ましい。 According to a fourth aspect of the present invention, in the first to third aspects of the present invention, the amplitude of the ultrasonic vibration is increased in proportion to the passage of time until a predetermined time has elapsed from the start of joining the electrodes. It is preferable to go.
(作用・効果) 第4の発明によると、接合開始と同時に所定振幅の超音波振動で終始接合させた場合に比べ、チップ部品と基板の両電極間に初期に加わる超音波振動による摩擦抵抗を低減することができる。すなわち、両電極間の摩擦が低減されることにより、吸着部材の吸着面とチップ部品の表面との間に伝わる伝達応力が抑制され、吸着部材の吸着面の摩擦による磨耗を抑制することができる。 (Operation / Effect) According to the fourth invention, compared to the case where the joining is started with the ultrasonic vibration having a predetermined amplitude at the same time as the joining is started, the frictional resistance due to the ultrasonic vibration applied between the chip component and the substrate is initially reduced. Can be reduced. That is, by reducing the friction between both electrodes, the transmission stress transmitted between the suction surface of the suction member and the surface of the chip component is suppressed, and wear due to the friction of the suction surface of the suction member can be suppressed. .
第5の発明は、第1ないし第4のいずれかの発明において、接合時間の経過にともなって、前記超音波振動を発生させる所定周波数帯域内で周波数を調整することが好ましい。 According to a fifth invention, in any one of the first to fourth inventions, it is preferable that the frequency is adjusted within a predetermined frequency band in which the ultrasonic vibration is generated as the joining time elapses.
(作用・効果) 第5の発明によると、超音波振動を発生させる所定周波数帯域内で周波数を調節することにより、チップ部品の電極形状などに応じた最適な超音波振動となる周波数を選択することができ、吸着部材の吸着面とチップ部品の表面での無駄な滑りを抑制することができる。 (Operation / Effect) According to the fifth aspect of the invention, by adjusting the frequency within a predetermined frequency band for generating ultrasonic vibration, a frequency that provides the optimum ultrasonic vibration according to the electrode shape of the chip component is selected. In other words, useless slippage between the suction surface of the suction member and the surface of the chip component can be suppressed.
第6の発明は、第1ないし第5のいずれかの発明において、前記ワークと前記チップ部品の両電極の接合部位に超音波振動が付与される最中に、当該接合部位を加熱することが好ましい。 According to a sixth invention, in any one of the first to fifth inventions, the ultrasonic wave vibration is applied to the joint portion between both electrodes of the workpiece and the chip component, and the joint portion is heated. preferable.
(作用・効果) 第6の発明によると、接合部位を加熱することにより、両電極の変形が促進される。したがって、超音波接合の効率を向上させることができる。 (Operation / Effect) According to the sixth invention, the deformation of both electrodes is promoted by heating the joint portion. Therefore, the efficiency of ultrasonic bonding can be improved.
第7の発明は、チップ部品の電極とワークの電極を押圧しながら、両電極に超音波振動を付与して接合する超音波接合装置において、
前記チップ部品を保持する第1保持手段と、
前記第1保持手段を支持する支持手段と、
前記第1保持手段に超音波振動を付与する超音波振動付与手段と、
前記ワークを保持する第2保持手段と、
前記第1保持手段を支持した支持手段と前記第2保持手段の少なくともいずれか一方を昇降させる昇降駆動機構と、
前記超音波振動付与手段から第1保持手段に超音波が付与されたときに、前記チップ部品とワークの両電極の接合部位における超音波振動の振幅が、チップ部品の種類に応じて予め設定された接合時間のうち、所定時間経過後に小さくなってゆくように制御する振幅制御手段と、
を備えたことを特徴とする。
The seventh invention is an ultrasonic bonding apparatus for applying an ultrasonic vibration to both electrodes and bonding them while pressing an electrode of a chip component and an electrode of a workpiece.
First holding means for holding the chip component;
Support means for supporting the first holding means;
Ultrasonic vibration applying means for applying ultrasonic vibration to the first holding means;
Second holding means for holding the workpiece;
An elevating drive mechanism for elevating and lowering at least one of the supporting means supporting the first holding means and the second holding means;
When an ultrasonic wave is applied from the ultrasonic vibration applying unit to the first holding unit, the amplitude of the ultrasonic vibration at the joint portion between the electrode of the chip component and the workpiece is preset according to the type of the chip component. Amplitude control means for controlling so as to decrease after a predetermined time has elapsed,
It is provided with.
(作用・効果) 第7の発明によると、第1保持手段は、チップ部品を保持する。支持手段は、第1保持手段を保持する。超音波振動付与手段は、第1保持手段に超音波振動を付与する。昇降駆動機構は、第1保持手段を支持した支持手段と第2保持手段の少なくともいずれか一方を昇降させる。振幅制御手段は、超音波振動付与手段から第1保持手段に超音波が付与されたときに、チップ部品とワークの両電極の接合部位における超音波振動の振幅が、チップ部品の種類に応じて接合開始から所定時間経過後に小さくなってゆくように制御する。 (Operation / Effect) According to the seventh invention, the first holding means holds the chip component. The support means holds the first holding means. The ultrasonic vibration applying means applies ultrasonic vibration to the first holding means. The elevating drive mechanism elevates and lowers at least one of the support means supporting the first holding means and the second holding means. The amplitude control means is configured such that when the ultrasonic wave is applied from the ultrasonic vibration applying means to the first holding means, the amplitude of the ultrasonic vibration at the joining portion between the electrode of the chip component and the workpiece depends on the type of the chip component. Control is performed so as to decrease after a predetermined time has elapsed since the start of bonding.
この構成によれば、支持手段または第2保持手段のいずれかを昇降させることにより、チップ部品の電極とワークの電極が加熱した状態で押圧される。また、この押圧状態にある両電極に超音波振動が付与されるとともの、所定時間経過後からは、接続部位である両電極部分における超音波振動の振幅が小さくされてゆく。したがって、所定時間内でチップ部品と基板の両電極同士が金属結合している場合に、吸着部材の吸着面とチップ部品の表面で継続的に加わる超音波振動による滑りが抑制される、両部材の摩擦も抑制される。したがって、第1の発明を好適に実現することができる。 According to this configuration, the electrode of the chip component and the electrode of the workpiece are pressed in a heated state by raising or lowering either the support means or the second holding means. In addition, the ultrasonic vibration is applied to both the electrodes in the pressed state, and the amplitude of the ultrasonic vibration at the both electrode portions that are the connection portions is reduced after a predetermined time has elapsed. Therefore, when both electrodes of the chip component and the substrate are metal-bonded within a predetermined time, both members are suppressed from slipping due to ultrasonic vibration continuously applied on the adsorption surface of the adsorption member and the surface of the chip component. Friction is also suppressed. Therefore, the first invention can be suitably realized.
第8の発明は、第7の発明において、前記振幅制御手段は、さらに、接合時間のうち、電極の接合開始から所定時間経過するまでは、時間の経過に比例して超音波振動の振幅を大きくしてゆくように制御することが好ましい。 In an eighth aspect based on the seventh aspect, the amplitude control means further controls the amplitude of the ultrasonic vibration in proportion to the passage of time until a predetermined time has elapsed from the start of joining of the electrodes. It is preferable to control so as to increase.
(作用・効果) 第8の発明によると、上述の第4の方法発明を好適に実現することができる。 (Operation and Effect) According to the eighth invention, the above-described fourth method invention can be suitably realized.
第9の発明は、第7または第8の発明において、さらに、接合時間の経過にともなって、前記超音波振動を発生させる所定周波数帯域内で周波数を調整する周波数調整手段を備えた
ことを特徴とする。
The ninth invention is the seventh or eighth invention, further comprising a frequency adjusting means for adjusting a frequency within a predetermined frequency band in which the ultrasonic vibration is generated as the joining time elapses. And
(作用・効果) 第9の発明によると、上述の第5の方法発明を好適に実現することができる。 (Operation / Effect) According to the ninth invention, the above-described fifth method invention can be suitably realized.
第10の発明は、第7ないし第9のいずれかの発明において、さらに、前記ワークと前記チップ部品の両電極の接合部位を加熱する加熱手段を備えることが好ましい。 In a tenth aspect of the present invention, in any one of the seventh to ninth aspects, it is preferable that the apparatus further includes a heating unit that heats a joint portion between the workpiece and the electrode of the chip component.
(作用・効果) 第10の発明によると、上述の第6の方法発明を好適に実現することができる。 (Operation and Effect) According to the tenth invention, the above-described sixth method invention can be suitably realized.
この発明に係る超音波接合方法およびこれを用いた装置によれば、所定時間内でチップ部品と基板の両電極同士が金属結合している場合に、当該接合強度よりも吸着部材によるチップ部品の吸着強度が弱いので、吸着部材の吸着面がチップ部品の表面で滑りが発生して擦れる。しかしながら、吸着部材が擦れるときに、超音波振動の振幅が小さいので吸着部材の吸着面とチップ部品の表面での摩擦が抑制される。その結果、吸着部材の吸着面の磨耗を抑制することができる。 According to the ultrasonic bonding method and the apparatus using the ultrasonic bonding method according to the present invention, when both the chip component and the substrate electrode are metal-bonded within a predetermined time, the chip component by the adsorption member is more than the bonding strength. Since the suction strength is weak, the suction surface of the suction member slides on the surface of the chip part and rubs. However, since the amplitude of the ultrasonic vibration is small when the suction member is rubbed, friction between the suction surface of the suction member and the surface of the chip component is suppressed. As a result, it is possible to suppress wear on the suction surface of the suction member.
また、チップ部品の電極と基板の電極の金属結合よりも弱いチップ部品側の電極取り付け部分に加わる摩擦による伝達応力が抑制される。すなわち、チップ部品側の電極取り付け部分に加わる伝達応力によって発生しがちなクラックを抑制することができる。その結果、チップ部品の接合精度の向上を図ることができる。 Further, transmission stress due to friction applied to the electrode mounting portion on the chip component side, which is weaker than the metal bond between the electrode of the chip component and the electrode of the substrate, is suppressed. That is, it is possible to suppress cracks that tend to occur due to transmission stress applied to the electrode mounting portion on the chip component side. As a result, it is possible to improve the bonding accuracy of chip components.
さらに、両電極の接合が終了するまでの間は、超音波振動の振幅が小さい状態であっても、接続部位に超音波振動が付与されるので、押圧による金属変形を促進させる。したがって、押圧だけによる接合に比べて短い時間で電極を接合することができる。 Further, until the joining of both electrodes is completed, even if the amplitude of the ultrasonic vibration is small, the ultrasonic vibration is applied to the connection site, and therefore metal deformation due to pressing is promoted. Therefore, it is possible to join the electrodes in a shorter time than joining by pressing alone.
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。なお、本実施例では、チップ部品としてバンプ付きの電子部品を基板に実装する場合を例にとって説明する。なお、チップ部品としては、その他に例えば、ICチップ、半導体チップ、光素子、表面実装部品、ウエハなどの種類や大きさに関係なく、基板と接合させる側の全ての形態を示す。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In this embodiment, a case where an electronic component with a bump is mounted on a substrate as a chip component will be described as an example. In addition, as the chip component, for example, all forms on the side to be bonded to the substrate are shown regardless of the type and size of an IC chip, a semiconductor chip, an optical element, a surface mount component, a wafer, and the like.
また、基板としては、例えば、樹脂基板、ガラス基板、フィルム基板などチップ部品と接合される側の全ての形態を示す。 Moreover, as a board | substrate, all the forms of the side joined to chip components, such as a resin substrate, a glass substrate, a film substrate, are shown, for example.
図1は、本実施例に係る超音波接合装置の正面図である。 FIG. 1 is a front view of the ultrasonic bonding apparatus according to the present embodiment.
本実施例の超音波接合装置は、図1に示すように、基板1を吸着保持する基板ホルダ2を備えた可動テーブル3と、基台4の後部に立設された縦壁5に支持フレーム6を介して取り付けられ、先端でチップ部品7を吸着保持して基板1に実装(接合)する圧着ヘッド8を備えた圧着機構9と、基板ホルダ2に保持された基板1と圧着ヘッド8によって吸着保持されるチップ部品7の位置を認識するカメラ10と、これら可動テーブル3、圧着ヘッド8、圧着機構9、およびカメラ10などの駆動を制御する主制御部11などが備えられている。なお、基板ホルダ2は、本発明の第2保持手段に相当する。
As shown in FIG. 1, the ultrasonic bonding apparatus according to the present embodiment includes a movable table 3 having a substrate holder 2 that holds the substrate 1 by suction, and a
可動テーブル3は、図中左右と前後の水平2軸(X、Y)方向に移動自在に構成されている。また、可動テーブル3に備わった基板ホルダ2は、基板1が載置される表面部分に吸着孔(図示省略)が形成されており、当該吸着孔が図示しない真空ポンプと配管を介して連通接続されている。なお、本実施例では、基板ホルダ2における基板1の保持を吸着式にしているが、吸着式に限らず、可動ツメを使った機械式保持、静電気を使った静電吸着、磁石を使った磁気吸着など、任意の保持構造を用いることができる。 The movable table 3 is configured to be movable in two horizontal (X, Y) directions in the left and right and front and rear directions in the figure. Further, the substrate holder 2 provided in the movable table 3 has a suction hole (not shown) formed in the surface portion on which the substrate 1 is placed, and the suction hole is connected to a vacuum pump (not shown) through a pipe. Has been. In this embodiment, the holding of the substrate 1 in the substrate holder 2 is an adsorption type. However, the holding type is not limited to the adsorption type, and mechanical holding using a movable claw, electrostatic adsorption using static electricity, and a magnet are used. Any holding structure such as magnetic adsorption can be used.
圧着機構9は、支持フレーム6に固定されたシリンダ12と、シリンダ12の垂直下方に向けられたロッド13に連結された本体14と、本体14の下方先端に設けられた圧着ヘッド8とから構成されている。つまり、シリンダ12の伸縮動作に連動して圧着ヘッド8が昇降するように構成されている。なお、シリンダ12は、本発明の昇降駆動機構に相当する。
The crimping mechanism 9 includes a
また、圧着ヘッド8は、図2に示すように、略U字形を上下反転させ、底面を本体14の下部に連結されたフレーム15と、当該フレーム15の両側面に形成された貫通孔を両側から貫通する1組のブースター16と、フレーム15の内側で1組のブースター16によって挟み込まれた状態で着脱可能に保持されたホーン17とから構成されている。なお、フレーム15は、本発明の支持手段に相当する。
Further, as shown in FIG. 2, the crimping head 8 has a substantially U-shaped upside down
ブースター16は、中央部分が太い円柱状であって、その両端が先端に向かうにつれて先細になるテーパー状となっている。また、図中左側のブースター16には、当該ブースター16に超音波振動を伝達付与するための圧電素子を備えた超音発生器18を備えている。なお、超音波発生器18とブースター16、フレーム15によるブースター16の保持部分、およびブースター16とホーン17の各結節点は、超音波発生器18から付与された超音波振動によって共振するときに振動振幅がゼロとなるノーダルポイントに設定されている。なお、超音波発生器18は、本発明の超音波発生手段に相当する。
The
ホーン17は、肉厚の板状の物であって、正面視して前後に格子状となるように貫通孔が形成されている。また、下面中央には、凸部からなるの吸着部材19が設けられており、図示しない真空ポンプと連通接続された貫通孔20が形成されている。また、高さ方向中間にある格子部分に穴が形成されており、当該穴にセラミックヒータ22が挿入されるようになっている。当該セラミックヒータ22の取り付け部分もノーダルポイントに設定されている。なお、吸着部材19は、本発明の第1保持手段に相当する。
The
また、吸着部材19には、超音波振動が付与されて基板1にチップ部品7が接合されるときにチップ部品7の表面との摩擦を抑制するためにフッ素コーティングが施されている。なお、超音発生器18からブースター16を介して伝達された振動振幅が最大となる位置にある。
Further, the
図1に戻り、カメラ10は、水平2軸(X,Y)方向および上下(Z)方向に移動可能である。また、圧着ヘッド側に向かって進退する鏡筒23を備えている。また、カメラ10をX軸方向に前進させ、ホーン17の吸着部材19に吸着保持されたチップ部品7と基板1の間に位置させる。その状態でチップ部品7と基板1の位置を認識および観察し、観察結果を主制御部11に送信するようになっている。なお、両部材の位置を認識および観察する手段としては、カメラ以外に、例えば、赤外線カメラ、センサなどの種類に関係なく基板1とチップ部品7の位置を認識できる全ての形態が適用できる。
Returning to FIG. 1, the
主制御部11は、操作部24から設定入力された接合対象の基板1およびチップ部品7の種類に応じた接合条件を図示しないパターンテーブルから選択し、選択したパターンを振幅制御部25に送信する。また主制御部11は、可動テーブル3、シリンダ12、カメラ10などの駆動も操作部24から設定入力された情報に基づいて総括的に制御している。
The
振幅制御部25は、超音波発生器18から発生する超音波振動によって共振するホーン17の吸着部材19における超音波振動の振幅を制御している。例えば、図3に示すように、チップ部品7の接合時間が1秒である場合、接合開始から0.5秒まではホーン17の吸着部材19での振幅が最大となるように維持し、接合終了時間の1秒に達した時点で振幅がゼロになるように0.5秒経過時点を減衰開始時間の起点とし、当該時点からの時間経過に比例して振幅が小さくなるように超音波発生器18を操作する。なお、超音波振動の振幅の減衰開始時間としては、チップ部品7の種類によっても異なるが、予め決められた接合開始時間のうち、接合開始から10〜50%経過した時点に設定される。なお、振幅制御部25は、本発明の振幅制御手段に相当する。
The
次に、上記実施例装置を用いて基板1にチップ部品7を接合する動作を、図4示すフローチャートに基づいて説明する。
Next, the operation of bonding the
先ず、操作部24から接合対象の基板1およびチップ部品7の種類を選択入力し、接合時間など種々の初期条件が設定される(ステップS1)。
First, the types of the substrate 1 and the
初期設定が終了すると、基板ホルダ2に基板1が載置保持されるとともに、ホーン17の先端の吸着部材19によってチップ部品7が吸着保持されて接合処理が開始される(ステップS2)。
When the initial setting is completed, the substrate 1 is placed and held on the substrate holder 2, and the
接合処理が開始すると、主制御部11の制御によって、カメラ10が作動する。カメラ10は、鏡筒23を前進させて基板1とチップ部品7の画像データを取得し、主制御部11に当該データを送信する。主制御部11は、受信した画像データに基づいて、基板1とチップ部品7の相対的な位置ずれを演算により求め、当該求まる検出結果に基づいて可動テーブル3をX、Y方向に移動させて位置ずれを補正する(ステップS3)。
When the joining process starts, the
位置ズレ補正が完了すると、主制御部11の制御に基づいてシリンダ12が作動し、圧着ヘッド8を所定位置まで降下させてチップ部品7を基板1に押圧する。同時に、セラミックヒータ22によってホーン17が所定温度に加温されるとともに、超音波発生器18を駆動させてホーン17に超音波振動の付与を開始する(ステップS4)。
When the positional deviation correction is completed, the
接合開始にともなって振幅制御部25が、予め設定された減衰開始時間に達したか否かをタイマカウントする。減衰開始時間に達すると予め選択されたパターンに基づいて、図3に示すように、超音波振動によるホーン17の振幅を小さくしてゆく(ステップS5)。
As the joining starts, the
また、振幅制御部25によるタイマカウントが所定時間になると(ステップS6)、超音波発生器18からホーン17への超音波振動の付与が停止され、圧着ヘッド8が上昇して基板1が取り出され、本接合処理が終了する。
When the timer count by the
以上のように、ホーン17に超音波振動を付与してチップ部品7を基板1に接合するときに、チップ部品7および基板1ごとに予め設定された接合時間のうち、所定時間経過後から時間の経過に比例して振幅がゼロとなるように振幅を小さくしてゆくことにより、ホーン17の吸着部材19の表面とチップ部品7の表面との摩擦が低減される、その結果、吸着部材19の吸着面の磨耗も抑制される。つまり、チップ部品7と基板1の両電極30,31が強固に金属結合されても、振幅が小さくなってゆくので、吸着部材19とチップ部品7の間の摩擦が低減される。
As described above, when the
また、チップ部品7の電極31と基板1の電極30の金属結合よりも弱いチップ部品側の電極取り付け部分に加わる摩擦による伝達応力が抑制されるので、当該部分で発生しがちなクラックを抑制することができる。その結果、チップ部品7の接合精度の向上を図ることができる。
Further, since the transmission stress due to friction applied to the electrode mounting portion on the chip component side, which is weaker than the metal bond between the
さらに、両電極30,31の接合が終了するまでの間は、振幅が小さい状態であっても、接続部位に超音波振動が継続的に付与されるので、押圧および加熱による金属変形が促進させられる。したがって、押圧と加熱だけによる接合に比べて短い時間で両電極30,31を接合することができる。
Further, until the joining of the
なお、本発明は以下のような形態で実施することも可能である。 The present invention can also be implemented in the following forms.
(1)上記実施例では、減衰開始時間から経過時間に比例してリニアに振幅を小さくしているが、この形態に限定されず、時間の経過にともなって段階的に小さくしてゆくように制御してもよい。このように振幅を制御しても、上記実施例と同様の効果を奏する。 (1) In the above embodiment, the amplitude is linearly reduced in proportion to the elapsed time from the decay start time, but is not limited to this form, and is gradually reduced as time passes. You may control. Even if the amplitude is controlled in this way, the same effect as in the above-described embodiment can be obtained.
(2)上記実施例では、接合開始と同時に、接合部位の振幅が最大となるようにしていたが、図5に示すように、接合開始から減衰開始時間にかけて超音波振動による振幅を大きくしてゆくように制御してもよい。この構成によれば、接合開始と同時に一定の振幅で終始接合させた場合に比べ、チップ部品7と基板1の両電極間に初期に加わる超音波振動による摩擦抵抗を低減することができる。したがって、両電極間の摩擦が低減されることにより、吸着部材19の吸着面とチップ部品7の表面との間に伝わる伝達応力が抑制され、吸着部材19の吸着面の摩擦による磨耗を抑制することができる。
(2) In the above embodiment, the amplitude of the bonded portion is maximized simultaneously with the start of bonding. However, as shown in FIG. 5, the amplitude due to ultrasonic vibration is increased from the bonding start to the attenuation start time. You may control so that it may go. According to this configuration, it is possible to reduce frictional resistance due to ultrasonic vibration initially applied between the
(3)上記実施例では、ホーン17に超音波振動を発生させる周波数を一定に保っているが、超音波振動を発生させる所定周波数の帯域幅で周波数を調整するように構成してもよい。この構成によれば、チップ部品7の電極形状などに応じた最適な超音波振動となる周波数を選択することができ、吸着部材19の吸着面とチップ部品7の表面での無駄な滑りを抑制することができる。
(3) In the above embodiment, the frequency at which the
1 … 基板
2 … 基板ホルダ
7 … チップ部品
8 … 圧着ヘッド
11 … 主制御部
17 … ホーン
18 … 超音波発生器
19 … 吸着部材
25 … 振幅制御部
30 … 電極(基板)
31 … 電極(チップ部品)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Board | substrate 2 ... Board |
31 ... Electrode (chip component)
Claims (10)
前記チップ部品の種類に応じて予め設定された接合時間のうち、所定時間経過後に前記両電極の接合部位における超音波振動の振幅を小さくしてゆく
ことを特徴とする超音波接合方法。 An ultrasonic bonding method for bonding by applying ultrasonic vibration to both electrodes while pressing the electrode of the chip component adsorbed and held by the adsorption member against the electrode of the work,
An ultrasonic bonding method characterized by reducing the amplitude of ultrasonic vibration at a bonding portion of both electrodes after a predetermined time has elapsed among predetermined bonding times set in accordance with the type of the chip component.
前記超音波振動の振幅の変化は、接合時間のうち所定時間経過後に時間に比例して小さくしてゆく
ことを特徴とする超音波接合方法。 The ultrasonic bonding method according to claim 1,
The change in the amplitude of the ultrasonic vibration is reduced in proportion to the time after a predetermined time elapses in the bonding time.
前記超音波振動の振幅の変化は、接合時間のうち所定時間経過後に経過時間に応じて段階的に小さくしてゆく
ことを特徴とする超音波接合方法。 The ultrasonic bonding method according to claim 1,
The change in the amplitude of the ultrasonic vibration is gradually reduced according to the elapsed time after a predetermined time has elapsed in the bonding time.
さらに、接合時間のうち、電極の接合開始から所定時間経過するまでは、時間の経過に比例して超音波振動の振幅を大きくしてゆく
ことを特徴とする超音波接合方法。 In the ultrasonic bonding method according to any one of claims 1 to 3,
Furthermore, the ultrasonic bonding method is characterized in that the amplitude of ultrasonic vibration is increased in proportion to the elapse of time until a predetermined time elapses from the start of electrode bonding in the bonding time.
接合時間の経過にともなって、前記超音波振動を発生させる所定周波数帯域内で周波数を調整する
ことを特徴とする超音波接合方法。 In the ultrasonic joining method according to any one of claims 1 to 4,
A frequency is adjusted within a predetermined frequency band for generating the ultrasonic vibration as the bonding time elapses.
前記ワークと前記チップ部品の両電極の接合部位に超音波振動が付与される最中に、当該接合部位を加熱する
ことを特徴とする超音波接合方法。 In the ultrasonic bonding method according to any one of claims 1 to 5,
An ultrasonic bonding method comprising heating the bonding portion while ultrasonic vibration is applied to the bonding portion between both electrodes of the workpiece and the chip component.
前記チップ部品を保持する第1保持手段と、
前記第1保持手段を支持する支持手段と、
前記第1保持手段に超音波振動を付与する超音波振動付与手段と、
前記ワークを保持する第2保持手段と、
前記第1保持手段を支持した支持手段と前記第2保持手段の少なくともいずれか一方を昇降させる昇降駆動機構と、
前記超音波振動付与手段から第1保持手段に超音波が付与されたときに、前記チップ部品とワークの両電極の接合部位における超音波振動の振幅が、チップ部品の種類に応じて予め設定された接合時間のうち、所定時間経過後に小さくなってゆくように制御する振幅制御手段と、
を備えたことを特徴とする超音波接合装置。 In the ultrasonic bonding apparatus that applies ultrasonic vibration to both electrodes and bonds them while pressing the electrode of the chip component and the electrode of the workpiece,
First holding means for holding the chip component;
Support means for supporting the first holding means;
Ultrasonic vibration applying means for applying ultrasonic vibration to the first holding means;
Second holding means for holding the workpiece;
An elevating drive mechanism for elevating and lowering at least one of the supporting means supporting the first holding means and the second holding means;
When an ultrasonic wave is applied from the ultrasonic vibration applying unit to the first holding unit, the amplitude of the ultrasonic vibration at the joint portion between the electrode of the chip component and the workpiece is preset according to the type of the chip component. Amplitude control means for controlling so as to decrease after a predetermined time has elapsed,
An ultrasonic bonding apparatus comprising:
前記振幅制御手段は、さらに、接合時間のうち、電極の接合開始から所定時間経過するまでは、時間の経過に比例して超音波振動の振幅を大きくしてゆくように制御する
ことを特徴とする超音波接合装置。 The ultrasonic bonding apparatus according to claim 7,
The amplitude control means further controls to increase the amplitude of the ultrasonic vibration in proportion to the elapse of time until a predetermined time elapses from the start of electrode joining in the joining time. Ultrasonic bonding device.
さらに、接合時間の経過にともなって、前記超音波振動を発生させる所定周波数帯域内で周波数を調整する周波数調整手段を備えた
ことを特徴とする超音波接合装置。 The ultrasonic bonding apparatus according to claim 7 or 8,
The ultrasonic bonding apparatus further comprises frequency adjusting means for adjusting a frequency within a predetermined frequency band for generating the ultrasonic vibration as the bonding time elapses.
さらに、前記ワークと前記チップ部品の両電極の接合部位を加熱する加熱手段を備えた
ことを特徴とする超音波接合装置。
The ultrasonic bonding apparatus according to any one of claims 7 to 9,
Furthermore, the ultrasonic joining apparatus characterized by the above-mentioned. The heating means which heats the junction part of both the electrode of the said workpiece | work and the said chip component.
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JP2006033979A JP2006263816A (en) | 2005-02-28 | 2006-02-10 | Ultrasonic welding method and apparatus using the same |
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WO2014021080A1 (en) * | 2012-08-03 | 2014-02-06 | 株式会社村田製作所 | Electronic-device production method |
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2006
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---|---|---|---|---|
WO2014021080A1 (en) * | 2012-08-03 | 2014-02-06 | 株式会社村田製作所 | Electronic-device production method |
CN104508776A (en) * | 2012-08-03 | 2015-04-08 | 株式会社村田制作所 | Electronic-device production method |
JPWO2014021080A1 (en) * | 2012-08-03 | 2016-07-21 | 株式会社村田製作所 | Manufacturing method of electronic device |
US10005150B2 (en) | 2012-08-03 | 2018-06-26 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Method for manufacturing electronic device |
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