JP2010245306A - Method of bonding electronic component with bump - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of bonding an electronic component with a bump that secures excellent bonding strength by actualizing a uniform bonding state in the same bump. <P>SOLUTION: In an operation to bond the bump 30a of the electronic component 30 with the bump to an electrode 32b on a surface to be pressed against by pressing the bump 30a against the electrode 32b and applying ultrasonic vibrations, a bonding head is lowered to bring the bump 30a into contact with the electrode 32b, and further lowered until the bump 30a reaches a predetermined bump height (b), and while the gap between the electronic component 30 and the electrode 32b is held at the bump height (b) as a preset target value, the electronic component 30 is applied with ultrasonic vibrations for a predetermined time. Consequently, the time for which the ultraviolet vibrations are applied is made equal over the entire range of area A by which a reverse surface of the bump 30a comes into contact with the electrode 32b to obtain the uniform bonding state, thereby securing the excellent bonding strength. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、フリップチップなどのバンプ付きの電子部品を基板などの被圧着面にボンディングするバンプ付きの電子部品のボンディング方法に関するものである。   The present invention relates to a bumping electronic component bonding method for bonding a bumped electronic component such as a flip chip to a surface to be bonded such as a substrate.

フリップチップなどのバンプ付きの電子部品を、基板などの被圧着面にボンディングする方法として超音波圧接を用いる方法が知られている。この方法は、電子部品のバンプを基板に押圧しながら超音波振動を付与し、接合面を相互に摩擦させてボンディングするものである(特許文献1参照)。この特許文献に示す先行技術例においては、コレットツールに吸着された半導体チップをボンディングするフリップチップボンディングにおいて、予めボンディング条件として設定された所定荷重と超音波振動を印加する例が示されている。そしてここでは、荷重と超音波振動が作用することによるバンプの沈み込み量を監視しながらボンディング動作を実行する例が示されている。   As a method of bonding an electronic component with a bump such as a flip chip to a surface to be bonded such as a substrate, a method using ultrasonic pressure welding is known. In this method, ultrasonic vibration is applied while pressing bumps of an electronic component against a substrate, and bonding surfaces are rubbed against each other for bonding (see Patent Document 1). In the prior art example shown in this patent document, an example of applying a predetermined load and ultrasonic vibration set in advance as bonding conditions is shown in flip chip bonding for bonding a semiconductor chip adsorbed to a collet tool. Here, an example is shown in which a bonding operation is performed while monitoring the amount of bump depression due to the action of a load and ultrasonic vibration.

特開平11−297761号公報JP 11-297761 A

しかしながら上述の先行技術例においては、バンプを沈み込ませながら超音波振動を印加するようにしていることに起因して、接合状態が不安定になりやすいという課題があった。すなわち、バンプを沈み込ませる過程においては、バンプが押しつぶされることによってバンプ下面と電極の被圧着面との当接面積が変化する。換言すれば、バンプの下面のうち、最初に当接した中央部には長時間超音波振動の作用が及ぶが、バンプ下面の周辺部にはバンプを沈み込ませる過程の最終段階においてのみ超音波振動が作用する。このため、同一バンプの内部において中央部と周辺部とで接合状態が均一とならず、良好な接合強度が得られないという課題があった。   However, in the above-described prior art examples, there is a problem that the joining state is likely to be unstable due to the application of ultrasonic vibration while the bumps are submerged. That is, in the process of sinking the bump, the contact area between the lower surface of the bump and the pressure-bonded surface of the electrode changes as the bump is crushed. In other words, the center part of the lower surface of the bump that has first contacted is subjected to the action of ultrasonic vibration for a long time, but the ultrasonic wave is applied only at the final stage of the process of sinking the bump in the peripheral part of the lower surface of the bump. Vibration acts. For this reason, there is a problem that the bonding state is not uniform between the central portion and the peripheral portion in the same bump, and a good bonding strength cannot be obtained.

そこで本発明は、同一バンプの内部において均一な接合状態を実現して、良好な接合強度を確保することができるバンプ付きの電子部品のボンディング方法を提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for bonding an electronic component with a bump capable of realizing a uniform bonding state inside the same bump and ensuring a good bonding strength.

本発明のバンプ付きの電子部品のボンディング方法は、ボンディングヘッドによってバンプ付きの電子部品のバンプを被圧着面の電極に押圧して超音波振動を印加することにより、前記バンプを前記電極にボンディングするバンプ付きの電子部品のボンディング方法であって、前記電子部品を保持したボンディングヘッドを下降させて前記バンプを前記電極に当接させた後、前記バンプが所定の高さになるまで前記ボンディングヘッドを更に下降させる工程と、前記ボンディングヘッドの高さ位置を計測する高さ計測手段により、前記電子部品と被圧着面との間の隙間を監視する工程と、前記隙間を予め設定された目標値に維持した状態で、前記電子部品に超音波振動を所定時間印加する工程とを含む。   In the bonding method of an electronic component with bumps according to the present invention, the bump is bonded to the electrode by applying ultrasonic vibration by pressing the bump of the electronic component with bump against the electrode on the surface to be bonded by a bonding head. A method of bonding an electronic component with a bump, wherein the bonding head holding the electronic component is lowered to bring the bump into contact with the electrode, and then the bonding head is moved until the bump reaches a predetermined height. A step of further lowering, a step of monitoring a gap between the electronic component and the surface to be pressed by a height measuring means for measuring a height position of the bonding head, and setting the gap to a preset target value. And applying ultrasonic vibration to the electronic component for a predetermined time in the maintained state.

本発明によれば、バンプ付きの電子部品のバンプを被圧着面の電極に押圧して超音波振動を印加することによりバンプを電極にボンディングするバンプ付きの電子部品のボンディングにおいて、電子部品を保持したボンディングヘッドを下降させてバンプを電極に当
接させてバンプが所定の高さになるまでボンディングヘッドを更に下降させ、バンプ付きの電子部品と被圧着面との隙間を予め設定された目標値に維持した状態でボンディングヘッドに超音波振動を所定時間印加することにより、超音波振動が印加される時間をバンプ下面において被圧着面と当接する全範囲について等しくすることができ、同一バンプの内部において均一な接合状態を実現して、良好な接合強度を確保することができる。
According to the present invention, the electronic component is held in the bonding of the bumped electronic component by bonding the bump to the electrode by applying the ultrasonic vibration by pressing the bump of the electronic component with the bump against the electrode on the surface to be bonded. The bonding head is lowered, the bump is brought into contact with the electrode, the bonding head is further lowered until the bump reaches a predetermined height, and the gap between the electronic component with the bump and the surface to be pressed is set in advance. By applying ultrasonic vibration to the bonding head for a predetermined time while maintaining the same, the time during which ultrasonic vibration is applied can be made equal over the entire area in contact with the surface to be pressed on the lower surface of the bump. A uniform bonding state can be realized and good bonding strength can be ensured.

本発明の一実施の形態のバンプ付きの電子部品のボンディング装置の正面図1 is a front view of a bonding apparatus for electronic components with bumps according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施の形態のバンプ付きの電子部品のボンディング方法を示すフロー図The flowchart which shows the bonding method of the electronic component with bump of one embodiment of this invention 本発明の一実施の形態のバンプ付きの電子部品のボンディング方法におけるボンディングヘッドの高さの時間的変化および超音波振動子駆動部の駆動電源出力を示すグラフThe graph which shows the time change of the height of the bonding head in the bonding method of the electronic component with bump | vamp of one embodiment of this invention, and the drive power supply output of an ultrasonic transducer drive part 本発明の一実施の形態のバンプ付きの電子部品のボンディング方法におけるバンプの挙動を示す図The figure which shows the behavior of the bump in the bonding method of the electronic component with a bump of one embodiment of this invention

次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図1は本発明の一実施の形態のバンプ付きの電子部品のボンディング装置の正面図、図2は本発明の一実施の形態のバンプ付きの電子部品のボンディング方法を示すフロー図、図3は本発明の一実施の形態のバンプ付きの電子部品のボンディング方法におけるボンディングヘッドの高さの時間的変化および超音波振動子駆動部の駆動電源出力を示すグラフ、図4は本発明の一実施の形態のバンプ付きの電子部品のボンディング方法におけるバンプの挙動を示す図である。   Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a front view of a bonding apparatus for electronic components with bumps according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a flowchart showing a bonding method for electronic components with bumps according to an embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 4 is a graph showing temporal changes in the height of the bonding head and drive power output of the ultrasonic transducer drive unit in the method for bonding electronic components with bumps according to an embodiment of the present invention. It is a figure which shows the behavior of the bump in the bonding method of the electronic component with a bump of form.

まず、図1を参照してバンプ付きの電子部品のボンディング装置の全体構造を説明する。垂直に配設された支持フレーム1の前面には、第1昇降板2と第2昇降板3が昇降自在に設けられている。第1昇降板2にはシリンダ4がロッド5を下方に向けた垂直姿勢で装着されており、ロッド5は第2昇降板3に結合されている。シリンダ4は常時第2昇降板3を下方へ付勢しており、第2昇降板3にはボンディングヘッド10が装着されている。支持フレーム1の上面にはZ軸モータ6が設けられており、Z軸モータ6は垂直な送りねじ7を回転駆動する。送りねじ7は第1昇降板2の背面に設けられたナット8に螺合しており、Z軸モータ6によって送りねじ7を回転駆動することによりナット8は送りねじ7に沿って上下動し、これにより第1昇降板2および第2昇降板3も上下動する。   First, the overall structure of a bonding apparatus for electronic components with bumps will be described with reference to FIG. A first elevating plate 2 and a second elevating plate 3 are provided on the front surface of the support frame 1 arranged vertically so as to be movable up and down. A cylinder 4 is mounted on the first lifting plate 2 in a vertical posture with the rod 5 facing downward, and the rod 5 is coupled to the second lifting plate 3. The cylinder 4 always urges the second lifting plate 3 downward, and a bonding head 10 is attached to the second lifting plate 3. A Z-axis motor 6 is provided on the upper surface of the support frame 1, and the Z-axis motor 6 rotationally drives a vertical feed screw 7. The feed screw 7 is screwed into a nut 8 provided on the back surface of the first elevating plate 2. When the feed screw 7 is rotationally driven by the Z-axis motor 6, the nut 8 moves up and down along the feed screw 7. Thus, the first elevating plate 2 and the second elevating plate 3 also move up and down.

図1において、基板32は被圧着面である上面32aを上向きにした姿勢で基板ホルダ33上に載せられており、上面32aには電子部品30のバンプ30aがボンディングされる電極32b(図4参照)が形成されている。基板ホルダ33は可動テーブル34上に載せられており、可動テーブル34を駆動することにより基板ホルダ33はX方向、Y方向へ水平移動し、これにより基板32は所定の位置に位置決めされる。   In FIG. 1, a substrate 32 is placed on a substrate holder 33 with an upper surface 32a, which is a pressure-bonded surface, facing upward, and electrodes 32b to which bumps 30a of electronic components 30 are bonded (see FIG. 4). ) Is formed. The substrate holder 33 is placed on the movable table 34. By driving the movable table 34, the substrate holder 33 moves horizontally in the X direction and the Y direction, whereby the substrate 32 is positioned at a predetermined position.

制御系について説明する。主制御部35は、モータ駆動部36を介してZ軸モータ6を制御し、またテーブル制御部37を介して可動テーブル34を制御する。また主制御部35は荷重制御部38を介してシリンダ4のロッド5の突出力を制御する。これにより、ボンディングツール20によってバンプ付きの電子部品30を基板32に対して押し付ける押圧荷重が制御される。   The control system will be described. The main control unit 35 controls the Z-axis motor 6 via the motor drive unit 36 and controls the movable table 34 via the table control unit 37. The main control unit 35 controls the projecting output of the rod 5 of the cylinder 4 via the load control unit 38. Thereby, the pressing load for pressing the electronic component 30 with bumps against the substrate 32 by the bonding tool 20 is controlled.

ボンディングヘッド10の本体11の下端部には、ロードセル13を介してホルダ12が結合されている。ホルダ12にはブロック14が装着されており、ブロック14にはボンディングツール20が固定されている。ボンディングツール20は超音波振動を発生する超音波振動子21を備えており、超音波振動子21は超音波振動子駆動部39により駆
動される。ボンディングツール20は、中央部の下面に突出して設けられた保持部20aに電子部品30を吸着して保持する。電子部品30を保持した状態でボンディングヘッド10を下降させ、電子部品30のバンプ30aを基板32の電極32bに対して押圧しながら超音波振動子21を駆動することにより、電子部品30には超音波振動が印加され、バンプ30aは基板32の電極32bにボンディングされる。
A holder 12 is coupled to a lower end portion of the main body 11 of the bonding head 10 via a load cell 13. A block 14 is attached to the holder 12, and a bonding tool 20 is fixed to the block 14. The bonding tool 20 includes an ultrasonic transducer 21 that generates ultrasonic vibrations, and the ultrasonic transducer 21 is driven by an ultrasonic transducer drive unit 39. The bonding tool 20 sucks and holds the electronic component 30 on a holding portion 20a provided to protrude from the lower surface of the central portion. The bonding head 10 is lowered while holding the electronic component 30, and the ultrasonic vibrator 21 is driven while pressing the bumps 30 a of the electronic component 30 against the electrodes 32 b of the substrate 32, so Sonic vibration is applied, and the bumps 30 a are bonded to the electrodes 32 b of the substrate 32.

上記ボンディング過程において、以下に述べる3種類の計測値が監視対象として設定されている。まずボンディング時の押圧荷重はロードセル13によって検出され、荷重読取部42によって荷重データとして読みとられ、主制御部35に伝達される。また、ボンディングヘッド10の高さ位置は、第2昇降板3に設けられたリニアスケールユニット40によって計測され、高さ読取部41によって高さデータとして読みとられて主制御部35へ伝達される。リニアスケールユニット40および高さ読取部41は、ボンディングヘッド10の高さ位置を計測する高さ計測手段を構成する。   In the bonding process, the following three types of measurement values are set as monitoring targets. First, the pressing load at the time of bonding is detected by the load cell 13, read as load data by the load reading unit 42, and transmitted to the main control unit 35. The height position of the bonding head 10 is measured by the linear scale unit 40 provided on the second lifting plate 3, read as height data by the height reading unit 41, and transmitted to the main control unit 35. . The linear scale unit 40 and the height reading unit 41 constitute a height measuring unit that measures the height position of the bonding head 10.

このときの高さ計測の基準となる基準面は基板32の上面32aであり、予め標準的な基準面を想定して、固定された基準面を設定しておいてもよく、また基板によるばらつきを排除するため、ボンディング動作の都度基板32の上面の高さ位置を計測して基準面を補正するようにしてもよい。上述の高さ計測手段によってボンディングヘッド10の高さ位置を計測することにより、その時点における基板32の上面32aと電子部品30との間の隙間、換言すれば押圧荷重によって高さ方向に幾分押しつぶされて変形した状態のバンプ30aの高さを計測することができる。   The reference surface used as a reference for height measurement at this time is the upper surface 32a of the substrate 32. A fixed reference surface may be set in advance assuming a standard reference surface. Therefore, the reference surface may be corrected by measuring the height position of the upper surface of the substrate 32 at each bonding operation. By measuring the height position of the bonding head 10 by the above-described height measuring means, the gap between the upper surface 32a of the substrate 32 and the electronic component 30 at that time, in other words, somewhat in the height direction due to the pressing load. The height of the bump 30a that has been crushed and deformed can be measured.

ボンディング過程における超音波振動子21の駆動電流は、電流測定部43によって測定され、測定結果は主制御部35へ伝達される。主制御部35には表示部44が接続されており、表示部44のモニタ画面には、図3に示すように、上記計測値、すなわちボンディングヘッド10の高さ(図3(a))および超音波振動子駆動部39による電源出力(図3(b))がグラフ表示される。なお本発明の実施の形態に示すバンプ付きの電子部品のボンディング方法においては、ロードセル13によって検出され、荷重読取部42によって読みとられる荷重データを参照することなく、ボンディング動作の制御を行うようにしている。   The drive current of the ultrasonic transducer 21 in the bonding process is measured by the current measurement unit 43 and the measurement result is transmitted to the main control unit 35. A display unit 44 is connected to the main control unit 35, and the monitor screen of the display unit 44 has the above measured value, that is, the height of the bonding head 10 (FIG. 3A) and The power output (FIG. 3B) by the ultrasonic transducer drive unit 39 is displayed in a graph. In the bonding method of the electronic component with bump shown in the embodiment of the present invention, the bonding operation is controlled without referring to the load data detected by the load cell 13 and read by the load reading unit 42. ing.

このバンプ付きの電子部品のボンディング装置は上記のように構成されており、次に ボンディングヘッド10によってバンプ付きの電子部品30のバンプ30aを被圧着面の電極に押圧し、電子部品30に超音波振動を印加することにより、バンプ30aを電極32bにボンディングするバンプ付きの電子部品のボンディング方法について、図2のフローに沿って図3のグラフを参照しながら説明する。   This bonding apparatus for electronic components with bumps is configured as described above. Next, the bonding head 10 presses the bumps 30a of the electronic components 30 with bumps against the electrodes on the surface to be bonded, and ultrasonically applies the electronic components 30 to the electronic components 30. A bonding method of an electronic component with a bump for bonding the bump 30a to the electrode 32b by applying vibration will be described along the flow of FIG. 2 with reference to the graph of FIG.

まずボンディングツール20の保持部20aに電子部品30を真空吸着させて保持し、電子部品30を基板32の上方に位置させて電極32bに対して位置合わせした状態から、図2のフローが開始する。まずタイミングt0にてZ軸モータ6を駆動して、電子部品30を保持したボンディングヘッド10を下降させる(ST1)。この後ボンディングヘッド10は下降し、タイミングt1にて電子部品30のバンプ30aが基板32の電極32bに当接する。するとロードセル13の出力が変化してこの当接が主制御部35によって検出される(ST2)。   First, the electronic component 30 is vacuum-sucked and held on the holding portion 20a of the bonding tool 20, and the flow of FIG. 2 starts from a state where the electronic component 30 is positioned above the substrate 32 and aligned with the electrode 32b. . First, at timing t0, the Z-axis motor 6 is driven to lower the bonding head 10 holding the electronic component 30 (ST1). Thereafter, the bonding head 10 is lowered, and the bump 30a of the electronic component 30 contacts the electrode 32b of the substrate 32 at timing t1. Then, the output of the load cell 13 changes and this contact is detected by the main control unit 35 (ST2).

このタイミングt1の後さらにボンディングヘッド10を下降させて、ボンディングツール20によって電子部品30を押し下げ、バンプ押圧を開始する(ST3)。すなわち電子部品30をさらに下降させてバンプ30aを基板32に押し付ける。またバンプ押圧開始とともに高さ読取部41によりバンプ高さを監視する(ST4)。すなわちリニアスケールユニット40および高さ読取部41より成る高さ計測手段によって、ボンディング
ヘッド10の高さ位置を計測することにより、電子部品30と基板32との間の隙間の寸法で示されるバンプ高さ、すなわち上下方向に幾分つぶされて変形した状態のバンプ30aの高さを常に計測する。
After this timing t1, the bonding head 10 is further lowered, the electronic component 30 is pushed down by the bonding tool 20, and bump pressing is started (ST3). That is, the electronic component 30 is further lowered to press the bump 30 a against the substrate 32. In addition, the bump height is monitored by the height reading unit 41 when the bump pressing is started (ST4). In other words, the height position of the bonding head 10 is measured by the height measuring means including the linear scale unit 40 and the height reading unit 41, whereby the bump height indicated by the dimension of the gap between the electronic component 30 and the substrate 32 is displayed. That is, the height of the bump 30a in a state where the bump 30a is crushed and deformed somewhat in the vertical direction is always measured.

タイミングt1からタイミングt2の過程で、電子部品30のバンプ30aは、ボンディングヘッド10がh1からh2へ下降することにより、ボンディングツール20によって押しつぶされて変形しバンプ高さが減少する。そしてこのバンプ高さの減少により、バンプ30aの基板32への当接状態が均一化される。すなわちバンプ30aが最初に基板32に当接したタイミングt1の時点では、バンプ30aの高さのばらつきや基板32のうねり等により、ごく一部のバンプ30aのみが基板32に接触しているだけであるが、ボンディングヘッド10が予め規定された目標高さh2まで下降したタイミングt2の時点では、全てのバンプ30aは予め規定されたバンプ高さb(図4参照)まで押しつぶされて変形しており、全てのバンプ30aが基板32と当接した状態となる。   In the process from timing t1 to timing t2, the bump 30a of the electronic component 30 is crushed and deformed by the bonding tool 20 as the bonding head 10 descends from h1 to h2, and the bump height decreases. As a result of this reduction in bump height, the contact state of the bump 30a with the substrate 32 is made uniform. That is, at the timing t 1 when the bump 30 a first contacts the substrate 32, only a small part of the bump 30 a is in contact with the substrate 32 due to the variation in the height of the bump 30 a or the undulation of the substrate 32. However, at the timing t2 when the bonding head 10 is lowered to the predetermined target height h2, all the bumps 30a are crushed and deformed to the predetermined bump height b (see FIG. 4). All the bumps 30a are in contact with the substrate 32.

ボンディングヘッド10の目標高さh2は、次のようにして決定される。まず、対象となる電子部品30におけるバンプ3aの高さのばらつき状態を示すデータを取得する。そしてこれらの高さのばらつきを考慮し、これらのバンプ30aを一律に上から押し付けて上下方向に変形させた場合に、全てのバンプ30aが略均一な当接状態となるようなバンプ高さbを推定する。そしてこのバンプ高さbに対応してボンディングヘッド10の目標高さh2を設定する。換言すれば、前述の高さ計測手段がボンディングツール10の高さ位置を監視することにより、バンプ30aのバンプ高さb(電子部品30と基板32との間の隙間)を監視していることになる。   The target height h2 of the bonding head 10 is determined as follows. First, data indicating the variation state of the height of the bump 3a in the target electronic component 30 is acquired. In consideration of these height variations, when the bumps 30a are uniformly pressed from above and deformed in the vertical direction, the bump height b is such that all the bumps 30a are in a substantially uniform contact state. Is estimated. Then, the target height h2 of the bonding head 10 is set corresponding to the bump height b. In other words, the height measuring means monitors the height position of the bonding tool 10 to monitor the bump height b of the bump 30a (the gap between the electronic component 30 and the substrate 32). become.

そしてこのバンプ高さの監視においては、バンプ高さが規定の目標値として設定されたバンプ高さbに到達したか否かが判断される(ST5)。そしてタイミングt2にてバンプ高さが目標値bに到達したならば、すなわち図3(a)に示すように、ボンディングヘッド高さhがh2に到達したならば、Z軸モータ6の駆動を停止して、Z軸の高さ(ボンディングヘッド10の高さ位置)を保持する(ST6)。これにより、電子部品30と基板32との間の隙間は、予め設定された目標値bに維持される。   In this bump height monitoring, it is determined whether or not the bump height has reached the bump height b set as a prescribed target value (ST5). If the bump height reaches the target value b at timing t2, that is, if the bonding head height h reaches h2, as shown in FIG. 3A, the driving of the Z-axis motor 6 is stopped. Then, the height of the Z axis (the height position of the bonding head 10) is held (ST6). Thereby, the clearance gap between the electronic component 30 and the board | substrate 32 is maintained by the preset target value b.

次いで図3(b)に示すように、超音波振動ONにより超音波振動子21の駆動が開始され(ST7)、次いで超音波振動ONから所定時間(t2〜t3の時間)が経過したか否かを監視する(ST8)。そしてここで所定時間の経過が確認されたならば、超音波振動をOFFにし(ST9)、次いで電子部品30を基板32にボンディングした後のボンディングヘッド10を上昇させる(ST10)。これにより、1つのバンプ付きの電子部品30を対象としたボンディング動作の1サイクルが終了する。   Next, as shown in FIG. 3B, driving of the ultrasonic transducer 21 is started when the ultrasonic vibration is turned on (ST7), and then a predetermined time (time t2 to t3) has passed since the ultrasonic vibration was turned on. Is monitored (ST8). If it is confirmed that the predetermined time has passed, the ultrasonic vibration is turned off (ST9), and then the bonding head 10 after the electronic component 30 is bonded to the substrate 32 is raised (ST10). Thereby, one cycle of the bonding operation for the electronic component 30 with one bump is completed.

すなわち上述のバンプ付きの電子部品30のボンディング方法は、ボンディングヘッド10によって電子部品30のバンプ30aを被圧着面の電極32bに押圧して超音波振動を印加することにより、バンプ30aを電極32bにボンディングするものであり、電子部品30を保持したボンディングヘッド10を下降させてバンプ30aを電極32bに当接させた後、バンプ30aが予め設定された所定のバンプ高さbになるまでボンディングヘッド10を更に下降させる工程と、ボンディングヘッド10の高さ位置を計測する高さ計測手段により、電子部品30と被圧着面である電極32bとの間の隙間を監視する工程と、この隙間を予め設定された目標値に維持した状態で、ボンディングツール20に超音波振動を所定時間印加する工程とを含む形態となっている。   That is, in the bonding method of the electronic component 30 with the bump described above, the bump 30a is applied to the electrode 32b by pressing the bump 30a of the electronic component 30 against the electrode 32b on the surface to be bonded by the bonding head 10 and applying ultrasonic vibration. The bonding head 10 that holds the electronic component 30 is lowered to bring the bump 30a into contact with the electrode 32b, and then the bonding head 10 is set until the bump 30a reaches a predetermined bump height b. And a step of monitoring the gap between the electronic component 30 and the electrode 32b, which is the pressure-bonded surface, by a height measuring means for measuring the height position of the bonding head 10, and setting this gap in advance. Applying ultrasonic vibration to the bonding tool 20 for a predetermined time while maintaining the set target value It has become a form that contains a.

ボンディングツール20に超音波振動を所定時間(t2〜t3)印加する工程においては、図4に示すように、ボンディングヘッド高さhは常にh2に保持されており、したがって電子部品30のバンプ30aのバンプ高さbも、常に予め設定された目標値に維持さ
れている。したがってバンプ30aの下面が電極32bに押圧されて当接する当接部の面積Aは、超音波振動がONされる振動作用時間(t2〜t3)を通じて常に一定に保たれる。
In the step of applying ultrasonic vibration to the bonding tool 20 for a predetermined time (t2 to t3), as shown in FIG. 4, the bonding head height h is always kept at h2, and therefore the bump 30a of the electronic component 30 is The bump height b is always maintained at a preset target value. Accordingly, the area A of the contact portion where the lower surface of the bump 30a is pressed against the electrode 32b is always kept constant throughout the vibration action time (t2 to t3) when the ultrasonic vibration is turned on.

すなわち、本実施の形態に示すボンディング動作においては、バンプ30aへの振動作用時間の最初から最後まで、バンプ30aの下端部は常に同一の面積Aで被圧着面に押し付けられた状態を保つ。したがってバンプ30aが被圧着面に当接した面積Aの全範囲において、振動作用時間の最初から最後まで超音波振動が同一時間だけ作用する。これにより、同一のバンプ30a内において面積Aの全範囲について均一な接合状態が実現され、良好な接合強度を確保することができる。   That is, in the bonding operation shown in the present embodiment, the lower end portion of the bump 30a is always pressed against the pressure-bonded surface with the same area A from the beginning to the end of the vibration acting time on the bump 30a. Therefore, in the entire range of the area A where the bump 30a is in contact with the surface to be pressed, the ultrasonic vibration acts for the same time from the beginning to the end of the vibration action time. As a result, a uniform bonding state is realized for the entire range of the area A within the same bump 30a, and good bonding strength can be ensured.

また上記実施の形態に示すバンプ付きの電子部品のボンディング方法においては、電子部品30のバンプ30aを目標値として設定されたバンプ高さbまで変形させるように制御すればよいことから、ボンディングヘッド10によって電子部品30を基板32に対して押圧するボンディング荷重を、ボンディング条件を規定する要素として考慮する必要がない。これにより、適正なボンディング条件を見出すために実行される条件出し作業において、対象となる基板とバンプとの組み合わせや、ボンディングに先だって塗布される樹脂の有無などの種々の要素条件が異なる場合にあっても、条件出し作業におけるボンディング条件の組み合わせを簡略化することが可能となり、適正なボンディング条件の設定を容易に行うことができる。   In the bonding method of the electronic component with bumps shown in the above embodiment, the bonding head 10 may be controlled so as to deform the bump 30a of the electronic component 30 to the bump height b set as a target value. Therefore, it is not necessary to consider the bonding load that presses the electronic component 30 against the substrate 32 as an element that defines the bonding conditions. As a result, in the condition finding operation performed to find appropriate bonding conditions, various element conditions such as the combination of the target substrate and bump and the presence / absence of resin applied prior to bonding are different. However, it is possible to simplify the combination of bonding conditions in the condition setting operation, and it is possible to easily set appropriate bonding conditions.

本発明のバンプ付きの電子部品のボンディング方法は、同一バンプの内部において均一な接合状態を実現して、良好な接合強度を確保することができるという効果を有し、フリップチップなどのバンプ付きの電子部品をボンディングツールによって基板に実装する分野において有用である。   The method for bonding an electronic component with bumps according to the present invention has an effect that a uniform bonding state can be realized inside the same bump and a good bonding strength can be ensured. This is useful in the field of mounting electronic components on a substrate with a bonding tool.

10 ボンディングヘッド
20 ボンディングツール
21 超音波振動子
30 電子部品
30a バンプ
32 基板
32a 上面(被圧着面)
32b 電極
40 リニアスケールユニット(高さ計測手段)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Bonding head 20 Bonding tool 21 Ultrasonic vibrator 30 Electronic component 30a Bump 32 Substrate 32a Upper surface (surface to be bonded)
32b Electrode 40 Linear scale unit (height measuring means)

Claims (1)

ボンディングヘッドによってバンプ付きの電子部品のバンプを被圧着面の電極に押圧してこの電子部品に超音波振動を印加することにより、前記バンプを前記電極にボンディングするバンプ付きの電子部品のボンディング方法であって、
前記電子部品を保持したボンディングヘッドを下降させて前記バンプを前記電極に当接させた後、前記バンプが所定の高さになるまで前記ボンディングヘッドを更に下降させる工程と、前記ボンディングヘッドの高さ位置を計測する高さ計測手段により、前記電子部品と被圧着面との間の隙間を監視する工程と、前記隙間を予め設定された目標値に維持した状態で、前記電子部品に超音波振動を所定時間印加する工程とを含むことを特徴とするバンプ付きの電子部品のボンディング方法。
In the bonding method of an electronic component with a bump for bonding the bump to the electrode by pressing the bump of the electronic component with the bump against the electrode on the surface to be bonded by a bonding head and applying ultrasonic vibration to the electronic component. There,
A step of lowering the bonding head holding the electronic component to bring the bump into contact with the electrode and then lowering the bonding head until the bump reaches a predetermined height; and a height of the bonding head. A step of monitoring a gap between the electronic component and the surface to be bonded by a height measuring means for measuring a position, and an ultrasonic vibration in the electronic component in a state where the gap is maintained at a preset target value. And a step of applying for a predetermined time. A method for bonding electronic components with bumps.
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