JP2008028264A - Manufacturing method of mounting substrate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板上に複数のバンプ電極を形成した後、この複数のバンプ電極と半導体等の素子部品の電極とを接続して、この基板上に素子部品を効率良く実装する実装基板の作製方法に関する。 In the present invention, after a plurality of bump electrodes are formed on a substrate, the plurality of bump electrodes are connected to an electrode of an element component such as a semiconductor, and a mounting substrate for efficiently mounting the element component on the substrate is manufactured. Regarding the method.
基板上に複数の素子部品を実装するためには、基板上に複数のバンプ電極を形成した後、この複数のバンプ電極上に複数の素子部品を載置した後、熱圧着して行う。このような実装基板の作製方法が特許文献1に記載されている。
まずは、特許文献1には、基板上に接合用パターンと配線パターンが予め形成されおり、この基板上の接合用パターン上にAu(金)バンプを形成し、このAuバンプ上に素子を載置した後、熱圧着して、この素子と基板とを電気的に接続することが記載されている。
First, in
ところで、複数の素子部品を基板に効率よく実装するには、素子部品毎に熱圧着の処理を行わず、これらの素子部品の表面を面一にして、一括して熱圧着の処理ができる実装基板の作製方法が必要である。
通常、Auバンプは、画一的に同一高さになるように形成されている一方、素子の厚さは、ばらばらであるので、実装基板上での素子部品の表面を面一にすることはできかった。
このため、実装基板の製作の際、複数の素子部品の表面は厚さバラツキによって凸凹するため、熱圧着の均一な処理が一括してできなかった。
By the way, in order to efficiently mount a plurality of element parts on the board, the thermocompression process is not performed for each element part, and the surface of these element parts is flush and the thermocompression process can be performed collectively. A method for manufacturing a substrate is required.
Normally, the Au bumps are uniformly formed to have the same height, but the thicknesses of the elements are different, so that the surface of the element component on the mounting board is not flush with each other. It was not possible.
For this reason, when the mounting substrate is manufactured, the surfaces of the plurality of element parts are uneven due to the thickness variation, and therefore, uniform processing of thermocompression bonding cannot be performed at once.
そこで、本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたものであり、複数の素子部品を基板上に載置して電気的に接続する際、各素子に厚さバラツキがあっても、その各素子部品の表面が面一となる実装基板の作製方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of such conventional problems, and when a plurality of element parts are placed on a substrate and electrically connected, even if each element has a thickness variation, It is an object of the present invention to provide a mounting substrate manufacturing method in which the surface of each element component is flush.
本願発明は、基板に形成されている複数の基板電極と複数の素子に形成されている複数の素子電極とを接続して、前記基板上に前記複数の素子を実装した際、前記複数の素子の表面を面一にする実装基板の作製方法において、前記Auワイヤを挿入可能な貫通孔及び前記貫通孔の側面から前記貫通孔に達する複数の放電孔を有し、更に前記貫通孔の側面に沿い、かつ各放電孔に埋め込まれた金属部を有するキャピラリと、前記キャピラリを前記貫通孔と平行な方向に稼働させる稼働部と、前記貫通孔に挿入されて前記キャピラリの出口側から突き出た前記Auワイヤの先端部を放電により溶融してボールを形成するトーチと、前記キャピラリの入口側の前記Auワイヤをクランプするクランパと、前記金属部に放電エネルギーを供給する放電部とを有するワイヤボンディング装置を用いて、前記キャピラリの入口側から挿入され、前記出口側から突き出た前記Auワイヤに対して前記トーチを放電させて、前記Auワイヤの先端部にボールを形成する第1工程と、前記複数の素子を前記基板上に実装する際に、各素子の表面が面一となるように、前記Auワイヤの先端部から前記キャピラリの入口側に向かった長さ位置に、前記放電部から放電エネルギーを前記金属部に供給することにより、前記Auワイヤを放電して前記Auワイヤよりも強度の弱い変質部を形成する第2工程と、次に、前記稼働部を稼働させることにより、前記キャピラリを前記基板側に移動させて、前記基板上に前記Auワイヤの先端部に形成されたボールを前記基板電極に熱圧着する第3工程と、次に、前記クランパにより前記Auワイヤをクランプし、前記稼働部を稼働させることにより、前記キャピラリを前記基板側から遠ざけるように移動させて、前記Auワイヤを前記変質部から切断して、前記基板上に前記ボールと前記ボールに一体化された棒状部からなるAuバンプを形成する第4工程と、前記第1〜第4工程を繰り返し、前記基板の複数の電極上に複数のAuバンプを形成する第5工程と、前記複数のAuバンプ上に熱硬化性シートを載置した後、前記複数の基板電極と前記素子に形成されている複数の素子電極とが対向配置するように、前記素子を熱硬化性シート上に載置する第6工程と、前記熱硬化性シートに熱を加えると共に前記素子上方から加圧して、前記複数のAuバンプの棒状部により熱硬化性シートを突き破ぶるようにして、前記素子の複数の素子電極と前記基板に形成されている複数の基板電極とを接続する第7工程と、を有することを特徴とする実装基板の作製方法を提供する。 In the present invention, when the plurality of elements are mounted on the substrate by connecting the plurality of substrate electrodes formed on the substrate and the plurality of element electrodes formed on the plurality of elements, the plurality of elements In the method of manufacturing a mounting substrate in which the surface of the through hole is flush, a through hole into which the Au wire can be inserted and a plurality of discharge holes reaching the through hole from the side surface of the through hole are provided, and further on the side surface of the through hole. And a capillary having a metal part embedded in each discharge hole, an operating part for operating the capillary in a direction parallel to the through hole, and the protrusion inserted from the capillary through the outlet side. A torch for melting the tip of the Au wire by discharge to form a ball, a clamper for clamping the Au wire on the inlet side of the capillary, and a discharge for supplying discharge energy to the metal part And forming a ball at the tip of the Au wire by discharging the torch with respect to the Au wire inserted from the inlet side of the capillary and protruding from the outlet side. In one step, when mounting the plurality of elements on the substrate, at a length position from the tip of the Au wire toward the inlet side of the capillary so that the surface of each element is flush with each other, A second step of discharging the Au wire to form an altered portion having a lower strength than the Au wire by supplying discharge energy from the discharge portion to the metal portion; and then operating the operating portion. Thus, the capillary is moved to the substrate side, and a ball formed on the tip of the Au wire on the substrate is thermocompression bonded to the substrate electrode; The Au wire is clamped by a clamper, and the operating portion is operated to move the capillary away from the substrate side, so that the Au wire is cut from the altered portion, and the ball is placed on the substrate. And a fourth step of forming Au bumps formed of rod-shaped portions integrated with the ball, and a fifth step of forming a plurality of Au bumps on the plurality of electrodes of the substrate by repeating the first to fourth steps. And the thermosetting sheet is placed on the plurality of Au bumps, and then the element is thermoset so that the plurality of substrate electrodes and the plurality of element electrodes formed on the element are opposed to each other. A sixth step of placing on the sheet, and applying heat to the thermosetting sheet and pressurizing from above the element so as to break through the thermosetting sheet by the bar-shaped portions of the plurality of Au bumps And a seventh step of connecting a plurality of element electrodes of the element and a plurality of substrate electrodes formed on the substrate.
本願発明によれば、複数の素子を前記基板上に実装する際に、各素子の表面が面一となるように決められた一定の高さと前記複数の素子のそれぞれの高さとの差分に相当するAuワイヤの先端部から一方の側に向かった長さ位置に、放電によってAuワイヤよりも強度の弱い変質部を形成し、この変質部で切断して基板上に複数のAuバンプを形成するので、各素子の厚さバラツキがあっても、その各素子の表面が面一となる実装基板を得ることができる。 According to the present invention, when a plurality of elements are mounted on the substrate, this corresponds to a difference between a certain height determined so that the surface of each element is flush with each of the plurality of elements. An altered portion having a strength lower than that of the Au wire is formed by discharge at a length position from the tip of the Au wire to one side, and a plurality of Au bumps are formed on the substrate by cutting at the altered portion. Therefore, even if the thickness of each element varies, it is possible to obtain a mounting substrate in which the surface of each element is flush.
本発明の実施の形態に係る実装基板の作製方法について図1〜図12を用いて説明する。
図1は、本発明の実施の形態に用いられるワイヤボンディング装置を示す概略図である。図2は、本発明の実装基板の作製方法における(基板準備工程)を示す断面図である。図3は、本発明の実装基板の作製方法における(第1のボール及び第1の変質部形成工程)を示す断面図である。図4は、本発明の実装基板の作製方法における(第1の熱圧着工程)を示す断面図である。図5は、本発明の実装基板の作製方法における(第1のAuバンプ形成工程)を示す断面図である。図6は、本発明の実装基板の作製方法における(第1の繰り返し工程)を示す断面図である。図7は、本発明の実装基板の作製方法における(第2のボール及び第2の変質部形成工程)を示す断面図である。図8は、本発明の実装基板の作製方法における(第2の熱圧着工程)を示す断面図である。図9は、本発明の実装基板の作製方法における(第2のAuバンプ形成工程)を示す断面図である。図10は、本発明の実装基板の作製方法における(第2の繰り返し工程)を示す断面図である。図11は、本発明の実装基板の作製方法における(素子載置工程)を示す断面図である。図12は、本発明の実装基板の作製方法における(実装基板の作製工程)を示す断面図である。
A method for manufacturing a mounting substrate according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a schematic view showing a wire bonding apparatus used in an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a (substrate preparation step) in the method for manufacturing a mounting substrate of the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional view showing the (first ball and first altered portion forming step) in the method for manufacturing a mounting substrate of the present invention. FIG. 4 is a cross-sectional view showing a (first thermocompression bonding step) in the method for manufacturing a mounting substrate of the present invention. FIG. 5 is a cross-sectional view showing a (first Au bump forming step) in the method for manufacturing a mounting substrate of the present invention. FIG. 6 is a cross-sectional view showing a (first repeating step) in the method for manufacturing a mounting board of the present invention. FIG. 7 is a cross-sectional view showing (second ball and second altered portion forming step) in the method for manufacturing a mounting substrate of the present invention. FIG. 8 is a cross-sectional view showing a (second thermocompression bonding step) in the mounting substrate manufacturing method of the present invention. FIG. 9 is a cross-sectional view showing a (second Au bump forming step) in the method for manufacturing a mounting substrate of the present invention. FIG. 10 is a cross-sectional view showing the (second repetitive step) in the method for manufacturing a mounting board of the present invention. FIG. 11 is a cross-sectional view showing an (element placement step) in the method for manufacturing a mounting board of the present invention. FIG. 12 is a cross-sectional view showing a (mounting substrate manufacturing step) in the mounting substrate manufacturing method of the present invention.
まずは、Auバンプを形成するために用いられるワイヤボンディング装置について説明する。
図1に示すように、ワイヤボンディング装置1は、Auワイヤ2を挿入する貫通孔3及びこの貫通孔3に沿って側面4Aから貫通孔3に達する複数の放電孔4Bを有するキャピラリ4と、キャピラリ4を貫通孔3と平行な方向に稼働させる稼働部5と、Auワイヤ2の貫通孔3に挿入され、キャピラリ4から突き出たAuワイヤ2に対して所定の位置から放電を与えAuワイヤ2の先端部2Aを溶融してボール2Bを形成するトーチ6と、キャピラリ4のAuワイヤ2の挿入側に配置され、Auワイヤ2をクランプする一対のクランパ7と、後述する金属部9に放電エネルギーを供給する複数の放電部8とから構成されている。キャピラリ4の側面4Aには、各放電孔4Bに挿入された金属部9が形成されている。
First, a wire bonding apparatus used for forming Au bumps will be described.
As shown in FIG. 1, a
以下では、基板上に高さの異なる2つの素子を実装する場合について説明する。
(基板準備工程)
図2に示すように、素子11を実装する領域Pに複数の基板電極10Aが形成されると共に、素子12を実装する領域Qに複数の基板電極10Bが形成された基板10を用意する。素子11は、複数の基板電極10Aに対応した素子電極11Aを有し、その厚さがh1である。素子12は、複数の基板電極10Bに対応した素子電極12Aを有し、その厚さがh2である。h2として、h1>h2であるとする。最初に、素子11のAuバンプ2を基板10に形成する場合について説明する。
Hereinafter, a case where two elements having different heights are mounted on a substrate will be described.
(Board preparation process)
As shown in FIG. 2, a
(第1のボール及び第1の変質部形成工程)
図3に示すように、キャピラリ4の入口側から挿入され、出口側から突き出たAuワイヤ2の先端部2Aにトーチ6から放電を与えて、Auワイヤ2の先端部2Aにボール2Bを形成する。そして、クランパ7を解除しAuワイヤを引き上げキャピラリ4の出口側にボール2Bを接触させる。
この後、先端部2Aから素子11の厚さh1に相当するAuワイヤ2の長さ位置の放電孔4Bに挿入された金属部9に放電部8から放電エネルギーを供給して、Auワイヤ2を放電してAuワイヤ2よりも強度の弱い変質部13を形成する。
(First ball and first altered portion forming step)
As shown in FIG. 3, the
Thereafter, discharge energy is supplied from the
(第1の熱圧着工程)
図4に示すように、稼働部5を稼働させることにより、キャピラリ4を基板10側に移動させて、基板10上にAuワイヤ2の先端部2Aに形成されたボール2Bを素子11を載置する領域P内の基板電極10Aに熱圧着する。
(First thermocompression bonding process)
As shown in FIG. 4, by operating the
(第1のAuバンプ形成工程)
図5に示すように、クランパ7によりAuワイヤ2をクランプし、稼働部5を稼働させることにより、キャピラリ4を上方に引き上げて、Auワイヤ2を変質部13から切断して、基板10上にボール2Bとこのボール2Bに一体化された棒状部2Cからなる長さd1のAuバンプ14を形成する。
(First Au bump forming step)
As shown in FIG. 5, the
(第1の繰り返し工程)
図6に示すように、上記したと同様な繰り返し工程を行って、基板10に形成されている素子11を載置する領域内の複数の基板電極10A上に複数のAuバンプ14を形成する。
(First repetition step)
As shown in FIG. 6, a plurality of
(第2のボール及び第2の変質部形成工程)
最初に、素子12のAuバンプ2を基板10に形成する場合について説明する。
図7に示すように、(第1のボール及び第1の変質部形成工程)と同様に、キャピラリ4の入口側から挿入され、出口側から突き出たAuワイヤの先端部2Bにトーチ6から放電を与えて、Auワイヤ2の先端部2Aにボール2Bを形成する。
この後、先端部2Aから(h1−h2)+d1に相当するAuワイヤ2の長さ位置の放電孔4Bに挿入された金属部9に放電部8から放電エネルギーを供給して、Auワイヤ2を放電してAuワイヤ2よりも強度の弱い変質部15を形成する。
(Second ball and second altered portion forming step)
First, the case where the
As shown in FIG. 7, the discharge from the
Thereafter, the discharge energy is supplied from the
(第2の熱圧着工程)
図8に示すように、稼働部5を稼働させることにより、キャピラリ4を基板10側に移動させて、基板10上にAuワイヤ2の先端部2Aに形成されたボール2Bを素子12を載置する領域Q内の基板電極10Bに熱圧着する。
(Second thermocompression bonding process)
As shown in FIG. 8, by operating the
(第2Auバンプ形成工程)
図9に示すように、クランパ7によりAuワイヤ2をクランプし、稼働部5を稼働させることにより、キャピラリ4を上方に引き上げて、Auワイヤ2を変質部15から切断して、基板10上にボール2Bとこのボール2Bに一体化された棒状部2CからなるAuバンプ16を形成する。
このAuバンプ16の棒状部2Cの長さは、Auバンプ14の棒状部2Cの長さよりも長い。
(Second Au bump formation process)
As shown in FIG. 9, the
The length of the bar-shaped part 2C of the
(第2繰り返し工程)
図10に示すように、上記したと同様な繰り返し工程を行って、基板10に形成されている素子12を載置する領域Q内の複数の基板電極10B上に複数のAuバンプ16を形成する。
(Second repetition step)
As shown in FIG. 10, a plurality of Au bumps 16 are formed on the plurality of
(素子載置工程)
図11に示すように、素子11を載置する領域に形成されている複数のAuバンプ14上に熱硬化性シート17Aを載置すると共に、素子12を載置する領域に形成されている複数のAuバンプ16上に熱硬化性シート17Bを載置した後、複数の基板電極10A、10Bがそれぞれ素子11、12に形成されている複数の素子電極11A、12Aとが対向配置するように、素子11、12をそれぞれ熱硬化性シート17A、17B上に載置する。この際、基板10からの素子11の表面までの高さは、(d1+h1)であるのに対して、基板からの素子12の表面までの高さは、(h1−h2)+d1+h2であるので、素子11の表面と素子12の表面は、面一にすることができる。
(Element placement process)
As shown in FIG. 11, a thermosetting sheet 17 </ b> A is placed on a plurality of Au bumps 14 formed in a region where the
(実装基板の作製工程)
図12に示すように、熱硬化性シート17A、17Bに熱を加えると共に素子11、12上方から一括して加圧して、複数のAuバンプ14、16の棒状部2Cにより熱硬化性シート17A、17Bを突き破ぶるようにして、素子11、12の複数の素子電極11A、12Aと複数の基板電極10A、10Bとを接続して、素子11、12を基板10上に実装した実装基板18を作製する。
(Mounting substrate manufacturing process)
As shown in FIG. 12, heat is applied to the
以上のように、本発明の実施形態によれば、素子11、12の厚さがh1、h2である場合に、Auワイヤ2の先端部2Aから素子11の厚さh1に相当するAuワイヤ2の長さ位置に変質部13を形成し、先端部2Aから(h1−h2)+d1に相当するAuワイヤ2の長さ位置に変質部15を形成した後、基板10上に素子11、12を実装するため、素子11、12の表面を面一にすることができる。このため、実装基板の作製工程で、複数の素子の表面から一括して、熱圧着の均一な処理が可能にすることができる。
As described above, according to the embodiment of the present invention, when the thicknesses of the
なお、2つの素子を基板上に実装する場合について説明したが、多数の素子を実装する場合も同様である。
また、ボールを形成するためのトーチ6は、変質部13、もしくは15を形成するための放電部8を兼用しても良く、これ以外は同様である。
Although the case where two elements are mounted on the substrate has been described, the same applies to the case where a large number of elements are mounted.
Further, the
1…ワイヤボンディング装置、2…Auワイヤ、2A…先端部、2B…Auボール、3…貫通孔、4…キャピラリ、4A…側面、6…トーチ、7…クランパ、8…放電部、9…金属部、10…基板、10A、10B…基板電極、11、12…素子、11A、12A…素子電極、13、15…変質部、14、16…Auバンプ、17A、17B…熱硬化性シート、18…実装基板
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記Auワイヤを挿入可能な貫通孔及び前記貫通孔の側面から前記貫通孔に達する複数の放電孔を有し、更に前記貫通孔の側面に沿い、かつ各放電孔に埋め込まれた金属部を有するキャピラリと、前記キャピラリを前記貫通孔と平行な方向に稼働させる稼働部と、前記貫通孔に挿入されて前記キャピラリの出口側から突き出た前記Auワイヤの先端部を放電により溶融してボールを形成するトーチと、前記キャピラリの入口側の前記Auワイヤをクランプするクランパと、前記金属部に放電エネルギーを供給する放電部とを有するワイヤボンディング装置を用いて、
前記キャピラリの入口側から挿入され、前記出口側から突き出た前記Auワイヤに対して前記トーチを放電させて、前記Auワイヤの先端部にボールを形成する第1工程と、
前記複数の素子を前記基板上に実装する際に、各素子の表面が面一となるように、前記Auワイヤの先端部から前記キャピラリの入口側に向かった長さ位置に、前記放電部から放電エネルギーを前記金属部に供給することにより、前記Auワイヤを放電して前記Auワイヤよりも強度の弱い変質部を形成する第2工程と、
次に、前記稼働部を稼働させることにより、前記キャピラリを前記基板側に移動させて、前記基板上に前記Auワイヤの先端部に形成されたボールを前記基板電極に熱圧着する第3工程と、
次に、前記クランパにより前記Auワイヤをクランプし、前記稼働部を稼働させることにより、前記キャピラリを前記基板側から遠ざけるように移動させて、前記Auワイヤを前記変質部から切断して、前記基板上に前記ボールと前記ボールに一体化された棒状部からなるAuバンプを形成する第4工程と、
前記第1〜第4工程を繰り返し、前記基板の複数の電極上に複数のAuバンプを形成する第5工程と、
前記複数のAuバンプ上に熱硬化性シートを載置した後、前記複数の基板電極と前記素子に形成されている複数の素子電極とが対向配置するように、前記素子を熱硬化性シート上に載置する第6工程と、
前記熱硬化性シートに熱を加えると共に前記素子上方から加圧して、前記複数のAuバンプの棒状部により熱硬化性シートを突き破ぶるようにして、前記素子の複数の素子電極と前記基板に形成されている複数の基板電極とを接続する第7工程と、
を有することを特徴とする実装基板の作製方法。
When a plurality of substrate electrodes formed on a substrate are connected to a plurality of device electrodes formed on a plurality of elements and the plurality of elements are mounted on the substrate, the surfaces of the plurality of elements are faced. In the manufacturing method of the mounting substrate to be unified,
It has a through hole into which the Au wire can be inserted and a plurality of discharge holes reaching the through hole from the side surface of the through hole, and further includes a metal portion along the side surface of the through hole and embedded in each discharge hole. A capillary, an operating part for operating the capillary in a direction parallel to the through hole, and a tip of the Au wire inserted into the through hole and protruding from the outlet side of the capillary are melted by discharge to form a ball Using a wire bonding apparatus having a torch, a clamper that clamps the Au wire on the inlet side of the capillary, and a discharge part that supplies discharge energy to the metal part,
A first step of forming a ball at the tip of the Au wire by discharging the torch with respect to the Au wire inserted from the inlet side of the capillary and protruding from the outlet side;
When mounting the plurality of elements on the substrate, from the discharge part to a length position from the tip of the Au wire toward the inlet side of the capillary so that the surface of each element is flush. Supplying a discharge energy to the metal part to discharge the Au wire to form an altered part having a lower strength than the Au wire;
Next, by operating the operating portion, the capillary is moved to the substrate side, and a third step of thermocompression bonding the ball formed on the tip of the Au wire on the substrate to the substrate electrode; ,
Next, the Au wire is clamped by the clamper and the working unit is operated to move the capillary away from the substrate side, thereby cutting the Au wire from the altered portion, and A fourth step of forming an Au bump consisting of the ball and a rod-shaped portion integrated with the ball;
Repeating the first to fourth steps to form a plurality of Au bumps on the plurality of electrodes of the substrate;
After placing the thermosetting sheet on the plurality of Au bumps, the element is placed on the thermosetting sheet so that the plurality of substrate electrodes and the plurality of element electrodes formed on the element are arranged to face each other. A sixth step to be placed on,
Heat is applied to the thermosetting sheet and is pressed from above the element so that the thermosetting sheet is pierced by the rod-shaped portions of the plurality of Au bumps. A seventh step of connecting the plurality of formed substrate electrodes;
A method for manufacturing a mounting board, comprising:
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2006
- 2006-07-24 JP JP2006201236A patent/JP2008028264A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN104806582A (en) * | 2015-04-23 | 2015-07-29 | 圣邦集团有限公司 | Engineering machinery intelligent confluence control hydraulic system |
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