JP2008300638A

JP2008300638A - ベアチップのフリップチップ実装方法

Info

Publication number: JP2008300638A
Application number: JP2007145207A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Doi; 和彦土肥
Original assignee: Nichicon Corp
Current assignee: Nichicon Corp
Priority date: 2007-05-31
Filing date: 2007-05-31
Publication date: 2008-12-11

Abstract

【課題】フリップチップ実装時に、ベアチップの実装位置に多少のズレが生じても、ベアチップのアノード電極およびカソード電極間の短絡の発生を防止する。
【解決手段】ＬＥＤベアチップ１または回路基板２にバンプ３を設け、バンプを間に介在させてＬＥＤベアチップを回路基板に対向配置し、ＬＥＤベアチップに超音波振動を印加しつつ熱圧着し、バンプを塑性変形して、ＬＥＤベアチップを回路基板に電気接続するＬＥＤベアチップのフリップチップ実装方法であって、超音波振動をＬＥＤベアチップの対向する一対の辺を斜めに横切る方向に印加することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ベアチップのフリップチップ実装方法に関するものである。

ベアチップ、特にＬＥＤベアチップの回路基板への実装は、これまで、主としてダイボンディングを介したワイヤボンディングにより行われていたが、ＬＥＤチップ作動時の熱放散を促進してＬＥＤチップの発光効率を上げるべく、最近では、フリップチップ実装方法が用いられるようになってきている。

フリップチップ実装方法は、チップ表面（回路面）または回路基板にバンプと呼ばれる突起電極（接続用金属、通常はＡｕ）を設け、バンプを間に介在させてチップを回路基板に対向配置し、チップに超音波振動を印加しつつ熱圧着し、バンプを塑性変形して、チップを回路基板に電気接続する実装方法である（例えば、特許文献１、２参照）。

こうして、ＬＥＤチップが回路基板にフリップチップ実装された場合は、従来のダイボンディング樹脂を通じた熱放散より、バンプ部からの熱放散の方が効率が良いので、ＬＥＤチップの温度上昇の抑制効果が大きい。

ベアチップのフリップチップ実装方法によれば、通常、回路基板およびベアチップ間の接続端子となるバンプは、バンプボンダーと呼ばれる装置によって回路基板またはベアチップに形成される。バンプは、ＬＥＤベアチップの場合、アノード電極およびカソード電極の配列パターンを考慮して、バンプがアノード電極およびカソード電極間に跨らないようなパターンに配置される。

その後、フリップチップボンダーと呼ばれる装置が使用され、バンプを間に介在させてベアチップおよび回路基板が対置された後、両者が加熱されるとともに、ベアチップに超音波振動が印加されつつ加圧されることにより、バンプが塑性変形され、ベアチップが回路基板に金属接合される。
図３には、上記のフリップチップボンダーによるＬＥＤベアチップおよび回路基板の金属接合の工程を図示した。
図３（Ａ）において、回路基板２が、フリップチップボンダーのステージ（図示されない）上に置かれている。この例では、バンプ３は回路基板２に設けられている。また、ＬＥＤベアチップ１は、回路面が下向きになるようにして、フリップチップボンダーの超音波発信器５に接続されたボンディングヘッド４にピックアップされている。
そして、図３（Ｂ）に示すように、バンプ３がアノード電極６およびカソード電極７間に跨らないようにＬＥＤベアチップ１が位置決めされて回路基板２に対向配置され、回路基板２がステージによって加熱されるとともに、ＬＥＤベアチップ１は、フリップチップボンダーの超音波発信器５に取付けられたボンディングヘッド４によって超音波振動を印加され、かつ加熱されながら回路基板２に向かって押しつけられ、ＬＥＤベアチップ１と回路基板２が金属接合される。このとき、超音波振動は、ＬＥＤベアチップ１の対向する一対の辺と平行に印加される。

図３（Ｃ）は、回路基板２に接合されたＬＥＤベアチップ１の平面図である。最近の高輝度用のＬＥＤベアチップ１は、アノード電極６およびカソード電極７が複雑に入り組んだパターンで配置されている。したがって、ＬＥＤベアチップの実装時に、バンプの変形やフリップチップボンダーの実装誤差等によってＬＥＤベアチップの実装位置がずれると、図３（Ｃ）に示すように、バンプ３が変形しアノード電極６およびカソード電極７を接続させ、電気的な短絡が生じるという問題があった（図３（Ｃ）の部分８）。このため、製品の歩留の低下を招き、高精度のフリップチップ実装が要求されていた。

特開２００４−３５６１２９号公報特開２００６−１２８４８７号公報

したがって、本発明の課題は、フリップチップ実装時に、ベアチップの実装位置に多少のズレが生じても、ベアチップのアノード電極およびカソード電極間の短絡が生じないようにすることにある。

上記課題を解決するため、本発明は、ベアチップまたは回路基板にバンプを設け、前記バンプを間に介在させて前記ベアチップを前記回路基板に対向配置し、前記ベアチップに超音波振動を印加しつつ熱圧着し、前記バンプを塑性変形して、前記ベアチップを前記回路基板に電気接続するベアチップのフリップチップ実装方法であって、前記超音波振動を前記ベアチップの一対の対辺を斜めに横切る方向に印加することを特徴とするベアチップのフリップチップ実装方法を構成したものである。

上記構成において、前記超音波振動を前記ベアチップの対角線方向に印加することが好ましい。
また、前記バンプが所定の高さになるまで、前記バンプを塑性変形させること、さらには、前記バンプがその台座部高さを超える高さまで、前記バンプを塑性変形させることが好ましい。

本発明によれば、超音波振動を加える方向を対向した一対の辺に対して斜めに印加しているため、バンプが振動方向に変形して長く延びても、他方の電極までの距離が長くなるので、ＬＥＤチップのアノードおよびカソード間の短絡が防止でき、製品歩留が飛躍的に向上する。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施例について説明する。本発明によれば、まず、回路基板およびＬＥＤベアチップ間の接続端子となるバンプが、バンプボンダーによって回路基板またはＬＥＤベアチップに形成される。バンプは、ＬＥＤベアチップのアノード電極およびカソード電極の配列パターンを考慮して、アノード電極およびカソード電極間に跨らないようなパターンで配列される。
なお、実施例で使用したＬＥＤベアチップのサイズは約１×１ｍｍ角であり、アノード電極とカソード電極間は１０〜２０μｍの隙間があり、絶縁されている。

その後、フリップチップボンダーが使用され、バンプを間に介在させてＬＥＤベアチップおよび回路基板が対置された後、両者が加熱されるとともに、ＬＥＤベアチップに超音波振動が印加されつつ加圧されることにより、バンプが塑性変形され、ＬＥＤベアチップが回路基板に金属接合される。

図１は、フリップチップボンダーによるＬＥＤベアチップおよび回路基板の金属接合の工程を説明した図であり、（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ、接合前および接合時のＬＥＤベアチップおよび回路基板を図説する斜視図であり、（Ｃ）は、回路基板に接合されたＬＥＤベアチップの平面図である。また、図２は、接合時にバンプが塑性変形せしめられる様子を説明する側面図である。

図１（Ａ）を参照して説明する。本発明によれば、回路基板２が、フリップチップボンダーのステージ（図示されない）上に置かれる。この実施例では、バンプ３は回路基板２に設けられる。なお、バンプ３がＬＥＤベアチップ１に設けられる場合には、バンプ３がアノード電極およびカソード電極間に跨らないように配置される。
なお、１バンプあたり必要な接合強度を得るためのバンプ径は、直径約９０μｍのほぼ円形で、バンプ台座部高さｄは約３０μｍとした。ここで、バンプの高さとは、バンプの台座部３ａとその上部３ｂを含めた高さをいう。
また、ＬＥＤベアチップ１は、回路面が下向きになるようにして、フリップチップボンダーの超音波発信器５に接続されたボンディングヘッド４にピックアップされる。

その後、図１（Ｂ）に示すように、バンプ３がアノード電極６およびカソード電極７間に跨らないようにＬＥＤベアチップ１が位置決めされて回路基板２に対向配置される。そして、回路基板２がステージによって加熱されるとともに、ＬＥＤベアチップ１は、フリップチップボンダーの超音波発信器５に取付けられたボンディングヘッド４によって超音波振動を印加され、かつ加熱されながら回路基板２に向かって押しつけられる。

このとき、超音波振動は、ＬＥＤベアチップ１の対向する一対の辺を斜めに横切る方向に、より好ましくはＬＥＤベアチップ１の対角線方向に印加される。それによって、バンプ３が、一定幅をもつ直線状のアノードおよびカソード電極６、７に対して斜めになるように変形され、その結果、バンプが変形して振動方法に長く延びても、他方の電極までの距離が長くなるため、バンプ３が変形可能な許容面積が増大し、アノードおよびカソード電極６、７間の電気的短絡の発生が防止される。ここで、バンプは変形して楕円状となり、長径は約１１０μｍに延びた。

さらに、図２に示すように、バンプ３は、その台座部３ａは変形させず、その上部３ｂだけが押し潰されるように塑性変形される。すなわち、台座部３ａの高さｄを超える高さになるまで、バンプ３が塑性変形される。それによって、バンプ３の塑性変形を、ＬＥＤベアチップ１のアノードまたはカソード電極６、７の範囲内に制限することができるとともに、剪断強度で１バンプ当たり６００ｍＮ以上の接合強度を得ることができ、実装時に発生するバンプの外れやバンプの形状の崩れを防止することができる。
このバンプ３の変形時の高さの制御は、フリップチップボンダーで荷重、超音波の周波数、超音波の印加時間等のパラメータを適宜設定することによってなされ得る。
なお、バンプ高さが、台座部高さｄ以下になると、塑性変形後の面積が拡大して電極の短絡につながる。

こうして、バンプ３が塑性変形せしめられ、ＬＥＤベアチップ１と回路基板２がバンプ３を介して金属接合される。そして、図１（Ｃ）に示すように、本発明によれば、バンプの変形やフリップチップボンダーの実装誤差等によってＬＥＤベアチップの実装位置に多少のずれが生じても、バンプ３が変形してアノード電極６およびカソード電極間を接続してしまうことがなく、よって、アノード電極６およびカソード電極７の間に電気的な短絡が発生するのを防止する。

本発明の１実施例によるフリップチップ実装方法における、フリップチップボンダーによるＬＥＤベアチップおよび回路基板の金属接合の工程を説明した図であり、（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ、接合前および接合時のＬＥＤベアチップおよび回路基板を図説する斜視図であり、（Ｃ）は、回路基板に接合されたＬＥＤベアチップの平面図である。接合時にバンプが塑性変形せしめられる様子を説明する側面図である。従来のフリップチップ実装方法における、フリップチップボンダーによるＬＥＤベアチップおよび回路基板の金属接合の工程を説明した図であり、（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ、接合前および接合時のＬＥＤベアチップおよび回路基板を示す斜視図であり、（Ｃ）は、回路基板に接合されたＬＥＤベアチップの平面図である。

符号の説明

１ＬＥＤベアチップ
２回路基板
３バンプ
４ボンディングヘッド
５超音波発信器
６アノード電極
７カソード電極
８短絡部分

Claims

ベアチップまたは回路基板にバンプを設け、前記バンプを間に介在させて前記ベアチップを前記回路基板に対向配置し、前記ベアチップに超音波振動を印加しつつ熱圧着し、前記バンプを塑性変形して、前記ベアチップを前記回路基板に電気接続するベアチップのフリップチップ実装方法であって、
前記超音波振動を前記ベアチップの対向する一対の辺を斜めに横切る方向に印加することを特徴とするベアチップのフリップチップ実装方法。
前記超音波振動を前記ベアチップの対角線方向に印加することを特徴とする請求項１に記載のベアチップのフリップチップ実装方法。
前記バンプが所定の高さになるまで、前記バンプを塑性変形させることを特徴とする請求項１または２に記載のベアチップのフリップチップ実装方法。
前記バンプがその台座部高さを超える高さまで、前記バンプを塑性変形させることを特徴とする請求項３に記載のベアチップのフリップチップ実装方法。