JP2010238905A - 接合強度測定装置および接合強度測定方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 チップ部品の回路基板に接合する面と対向する面に、接着材を介して接続されるチップ部品を引き剥がす引き剥がしヘッドと、前記引き剥がしヘッドに、引き剥がし力を付与する引き剥がし力付与手段と、前記引き剥がし力を測定する、引き剥がし力測定手段と、回路基板とチップ部品の平行度を維持したまま、前記引き剥がし力が付与される回路基板を保持する平行度調整機構と、を備えた接合強度測定装置および接合強度測定方法を提供する。
【選択図】 図1
Description
基板ステージに保持された回路基板の電極に、チップ部品が複数のバンプを介して接合されており、このチップ部品と回路基板の接合強度を測定する接合強度測定装置であって、
チップ部品の回路基板に接合する面と対向する面に、接着材を介して接続されるチップ部品を引き剥がす引き剥がしヘッドと、
前記引き剥がしヘッドに、引き剥がし力を付与する引き剥がし力付与手段と、
前記引き剥がし力を測定する、引き剥がし力測定手段と、
回路基板とチップ部品の平行度を維持したまま、前記引き剥がし力が付与される回路基板を保持する平行度調整機構と、
を備えた接合強度測定装置である。
前記引き剥がし力付与手段が、
前記引き剥がしヘッドの設けられた枠体と、枠体内部を移動し枠体の内壁に衝突する重量物と、重量物を移動させる駆動手段とから構成され、
前記引き剥がしヘッドに設けられた枠体に、加速された重量物が衝突することにより発生する力を、前記引き剥がしヘッドに付与する構成である接合強度測定装置である。
チップ部品が接合された回路基板を基板ステージに保持し、
チップ部品の回路基板に接合する面と対向する面に、接着剤を介してチップ部品を回路基板から引き剥がす引き剥がしヘッドを接着し、
前記引き剥がしヘッドに回路基板のチップ接合面に対して垂直方向に引き剥がし力を付与し、
引き剥がしヘッドまたは基板ステージに設けられた引き剥がし力測定手段でチップ部品と回路基板の接合強度を測定する接合強度測定方法である。
回路基板にチップ部品を接合した接合条件データを記憶する工程と、
前記引き剥がし力測定手段で測定された引き剥がし力の変化を記憶する工程と、
記憶された引き剥がし力のデータから引き剥がし力の最大値と、引き剥がしエネルギーを計算する工程と、
回路基板のチップ部品の接合条件毎に、前記引き剥がし力と、前記引き剥がし力の最大値と、前記引き剥がしエネルギーとを蓄積し、蓄積されたデータから回路基板とチップ部品の接合状態の良否判断を行う工程と、
を含む接合強度測定方法である。
先ず、接合強度測定装置1は、図4に示す状態から運転を開始する。具体的には、Z軸アクチュエータ27を駆動しボールねじ28を回転させ、アクチュエータヘッド29をZ軸上方向に移動させる。図4に示す待機位置Ztまでアクチュエータヘッド29が上昇すると、枠体24が持ち上げられた状態となる。そして、枠体24に接続されているヘッド25の下面25Sに接着材6を塗布する。基板固定部30側は、基板ステージ31に、チップ部品4が接合された状態の回路基板2を載置し、回路基板2を基板クランプ治具32を用いて固定する。
次に、図5に示すように、Z軸アクチュエータ27を駆動しボールねじ28を回転させ、アクチュエータヘッド29をZ軸下方向に移動させる。これにともない、枠体24もZ軸下方向に下降する。
次に、図6に示すように、枠体24に接続されたヘッド25の下面25Sが、チップ部品4の上面4bに接触する。その後、Z軸アクチュエータ27がアクチュエータヘッド29を接着位置Zcまで下降させ停止する。接着位置Zcにアクチュエータヘッド29が停止している状態では、アクチュエータヘッド29は、枠体24の壁24Uには接触していない。枠体24は、ヘッド25を介してチップ部品4により支えられている状態となる。すなわち、枠体24の自重がチップ部品4の上面4bに付与されている状態となる。
ヘッド25の下面25Sに塗布されていた接着剤6は、チップ部品4の上面4bに貼り付き、ヘッド25とチップ部品4は接着材6を介して接続されることになる。接着力を促進させるため、基板ステージ31に設けてあるヒータ35を所定の温度まで昇温する。その後、ヒータ35をオフし、ポンプ39を駆動し、導入孔38を介して冷却孔37よりエアーが基板ステージ31に付与される。これにより、基板ステージ31上の回路基板2が冷却される。エアーの吹き出しは基板ステージ31に埋め込まれている温度センサ36が所定の温度になるまで行われる。この段階で、ヘッド25の下面25Sと、チップ部品4の上面4bとの接着が完了した状態となる。
次に、図7に示すように、Z軸アクチュエータ27を駆動しボールねじ28を回転させアクチュエータヘッド29を上昇させる。アクチュエータヘッド29が枠体24の壁24Uに接触すると、枠体24が引き上げられ、それに伴い接着されているチップ部品4も引き上げられ、ロードセル34の検出信号に変化が生じる。具体的には、図11のt04〜t05における引き剥がし力の変化として検出される。予め設定されているトルク圧Ftにロードセル34の検出信号が達すると、アクチュエータヘッド29が枠体24の壁24Uに接触したと判断する。接着材6でヘッド25の下面25Sとチップ部品4の上面4bを接着しているので、接合面の厚みが接着のたびに微妙に変化する。そのため、ロードセル34の検出信号を用いて、接着が完了した状態の枠体24の位置を正確に測定する。アクチュエータヘッド29が枠体24の壁24Uに接触したと判断した位置を接触位置Zsとする。接触位置Zsで、Z軸アクチュエータ27の駆動を停止する。
次に、図8に示すように、Z軸アクチュエータ27を駆動しボールねじ28を回転させ、Z軸方向下側にアクチュエータヘッド29を所定量下降させる。アクチュエータヘッド29の降下した位置を助走開始位置Zhとする。助走開始位置Zhは、アクチュエータヘッド29が、枠体24の下側の壁24Dに接触しない位置で、アクチュエータヘッド29が枠体24の壁24Uに向けて所定の速度に加速できる位置となる。所定の速度への加速については後述する。
次に、図9に示すように、Z軸アクチュエータ27を駆動しボールねじ28を回転させ、アクチュエータヘッド29を枠体24の壁24Uに衝突させる。衝突すると、回路基板2とチップ部品4の接合部であるバンプ5と電極3に引き剥がし力が付与される。引き剥がし力は、回路基板2を保持している基板ステージを経由してロードセル34で検出される。
次に、図10に示すように、Z軸アクチュエータ27が停止し、アクチュエータヘッド29が引き剥がし終了位置Zfで停止する。一連の回路基板2とチップ部品4との接合強度の測定作業が終了する。
2 回路基板
3 電極
4 チップ部品
4a チップ部品の側面
4b チップ部品の上面
5 バンプ
5a 接合界面
6 接着剤
7 パッド
8 検査台
9 爪
10 基台
11 支持板
20 引き剥がし部
21 フレーム
22 レール
23 ガイド
24 枠体
24U 枠体の上側で内側の壁
24D 枠体の下側で内側の壁
24K 枠体の開口部
25 ヘッド
25S ヘッドの下面
26 ロードセル
27 Z軸アクチュエータ
28 ボールねじ
29 アクチュエータヘッド
30 基板固定部
31 基板ステージ
31U 基板ステージの上部材
31D 基板ステージの下部材
32 基板クランプ治具
33 2軸ステージ
34 ロードセル
35 ヒータ
36 温度センサ
37 冷却孔
38 導入孔
39 ポンプ
40 X軸ゴニオステージ
41 Y軸ゴニオステージ
42 X軸ロックシリンダ
43 Y軸ロックシリンダ
50 制御部
51 記憶部
52 演算部
53 入出力部
54 インターフェース部
Zt 待機位置
Zc 接着位置
Zs 接触位置
Zh 助走開始位置
Zf 引き剥がし終了位置
Vh 引き剥がし速度
Tacc 加速時間
Tv 保持時間
Ts 測定時間
Ph 引き剥がしエネルギー
Fp 引き剥がし力の最大値
Claims (4)
- 基板ステージに保持された回路基板の電極に、チップ部品が複数のバンプを介して接合されており、このチップ部品と回路基板の接合強度を測定する接合強度測定装置であって、
チップ部品の回路基板に接合する面と対向する面に、接着材を介して接続されるチップ部品を引き剥がす引き剥がしヘッドと、
前記引き剥がしヘッドに、引き剥がし力を付与する引き剥がし力付与手段と、
前記引き剥がし力を測定する、引き剥がし力測定手段と、
回路基板とチップ部品の平行度を維持したまま、前記引き剥がし力が付与される回路基板を保持する平行度調整機構と、
を備えた接合強度測定装置。 - 請求項1に記載の発明において、
前記引き剥がし力付与手段が、
前記引き剥がしヘッドの設けられた枠体と、枠体内部を移動し枠体の内壁に衝突する重量物と、重量物を移動させる駆動手段とから構成され、
前記引き剥がしヘッドに設けられた枠体に、加速された重量物が衝突することにより発生する力を、前記引き剥がしヘッドに付与する構成である接合強度測定装置。 - チップ部品が接合された回路基板を基板ステージに保持し、
チップ部品の回路基板に接合する面と対向する面に、接着剤を介してチップ部品を回路基板から引き剥がす引き剥がしヘッドを接着し、
前記引き剥がしヘッドに回路基板のチップ接合面に対して垂直方向に引き剥がし力を付与し、
引き剥がしヘッドまたは基板ステージに設けられた引き剥がし力測定手段でチップ部品と回路基板の接合強度を測定する接合強度測定方法。 - 請求項3に記載の発明において、
回路基板にチップ部品を接合した接合条件データを記憶する工程と、
前記引き剥がし力測定手段で測定された引き剥がし力の変化を記憶する工程と、
記憶された引き剥がし力のデータから引き剥がし力の最大値と、引き剥がしエネルギーを計算する工程と、
回路基板のチップ部品の接合条件毎に、前記引き剥がし力と、前記引き剥がし力の最大値と、前記引き剥がしエネルギーとを蓄積し、蓄積されたデータから回路基板とチップ部品の接合状態の良否判断を行う工程と、
を含む接合強度測定方法。
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