JP2016133982A - Ｉｃチップの接合方法 - Google Patents

Abstract

【課題】導電接着剤を用いた圧接工法において、接合信頼性を向上させるＩＣチップの接合方法を提供すること。【解決手段】ＩＣチップを基材に加熱及び加圧して、熱硬化型で異方性の導電接着剤により接合するＩＣチップの接合方法において、導電接着剤が塗布された前記基材上に前記ＩＣチップを搭載する搭載工程と、基材に搭載された前記ＩＣチップと基材を、上下方向から上ヘッドと下ヘッドにより挟み込んで加圧し、塗布された導電接着剤を加熱する加熱加圧工程と、加熱加圧工程中に、上下方向及び水平方向で、ＩＣチップを基材に対して２０００Ｈｚ以下の低周波数で振動させる振動工程と、を含む。【選択図】図３

Description

本発明は、導電接着剤を用いたＩＣチップの接合方法に関する。

小型の電子部品では、接合によってＩＣチップが基板に実装されることが多い。以下、小型の電子部品としてＲＦＩＤタグを例にして説明する。

ＲＦＩＤタグは、物品などに取り付けられ、その物品に関する情報を外部機器とやり取りすることで物品の識別などを行なうものである（特許文献1）。ＲＦＩＤタグは、リーダーライターに代表される外部機器と電波によって非接触で情報のやり取りを行なう超小型の素子として広く利用されている。

このようなＲＦＩＤタグの内部構成部品（インレットと呼ばれる）は、電波通信用のアンテナパターンが設けられた配線基材に、このアンテナパターンを介して上記のような外部機器と通信を行う回路を内蔵したＩＣチップが実装された構造である。図１６は、基材５０２に形成されたアンテナパターン５０４に接合されたＩＣチップ５０６からなるＲＦＩＤタグのインレット５００を示す図である。ＲＦＩＤタグはバーコード等に代わる個体識別手段として期待されており、広範囲の社会に流通するためには大量且つ安価で製造可能であることが求められる。

このアンテナパターン５０４とＩＣチップ５０６の接続は、ＩＣチップ５０６側に設けられた接続端子（バンプと呼ばれる）と、アンテナパターン５０４との電気的な接続によって行われる。

アンテナパターン５０４の製造方法は主に２種類あり、１つは、圧延金属箔（主にＡｌ, Ｃｕ）と基材（主にＰＥＴフィルム, ＰＥＮフィルム、紙）を積層し、エッチング工程を経て形状を形成するもの、もう１つは、導電粒子（主にＡｇ, Ｃｕ）をバインダー（樹脂媒体）に含有させた導電性ペーストを基材上に印刷して形成するものである。この中でもとりわけＡｌをエッチングして製造するアンテナパターンは大量且つ安価に製造可能で、かつ導体抵抗値が小さいため、ＲＦＩＤタグに多く利用されている。

バンプとアンテナパターンとの電気的な接続方法としては、ＩＣチップをアンテナパターンに押し付け、且つ接着剤を熱硬化させ固着させる、いわゆる圧接工法が知られている（特許文献２）。

ところがＡlは酸素との親和性が強く、そのアンテナパターン表面に酸化膜が形成され易い。また、エッチング工程によるアンテナパターンはその製造工程で用いられるレジスト材やその洗浄剤等が完全に除去されずアンテナパターン表面に残る場合も多い。これらは電気的な接合を妨げる異物であり、接続抵抗の上昇や信頼性を下げる要因となる。

そこで、圧接接合では異方性導電接着剤を使用し、接着剤内に分散された導電粒子がバンプとアンテナ間に挟み込まれることで導通を得る方法が用いられる。しかしながら、アンテナパターンには柔らかく耐熱性の低い素材が使われる場合が多く、ＩＣチップを押し付けた際のアンテナパターンの変形状態や、バンプ形状によっては導電粒子をバンプ/アンテナ間で十分に挟み込むことが出来ず、特に電解Ａｕめっきバンプのような凹形状を持つバンプでは接触面積が小さくなり、信頼度の高い接合状態を得ることが容易ではない。

図１７は、接合前のＩＣチップ５０６のバンプの部分を拡大した図である。図１７は、ＩＣチップ５０６を背面から見た図で、図１６と逆方向から見た図ある。バンプ５０８は、四角状の柱で、先端面は、周辺部５０８ａが中央部５０８ｂよりも盛り上がった状態になっている。図１８は、図１７のＡ−Ａ´断面形状をグラフ化した図である。

従って、圧接した場合に、バンプ５０８の周辺部５０８ａでは、アンテナパターン５０４に接触して導通するが、中央部５０８ｂではアンテナパターン５０４と微小な隙間が空いてしまうおそれがある。

圧接接合以外の接合技術として、超音波によるＡｌアンテナパターンの接合も提案されている。超音波接合方法ではＩＣチップに超音波振動を印加することでバンプ材Ａｕとアンテナ材Ａｌ間で合金層を作り、良好な接続が実現できることが知られている（特許文献３）。

しかし、超音波接合では超音波印加時間がネックとなり工程スループットの高速化に限界がある。また、超音波振動子やホーン等の特殊設備が必要となり設備コストの点でも圧接接合より劣る。これら時間・コストの点を勘案すると、ＲＦＩＤの製造方法として、超音波接合は安価/大量生産の点では必ずしも適した工法とは言えない。圧接接合と超音波接合の現状の優劣をまとめた表を、図１９に示す。

特開２０００−３１１２２６号公報 特開平６−２３２２０４号公報 特開２００１−１５６１１０号公報

上述したように、ＲＦＩＤタグのような小型の電子部品の製造における、ＩＣチップの接合方法として、圧接接合がコスト面で有利であるので、圧接接合の課題である接合信頼性を向上させる工法の開発が望まれる。

本発明は、上記課題を勘案し、導電接着剤を用いた圧接工法において、接合信頼性を向上させるＩＣチップの接合方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、ＩＣチップを基材に加圧し、熱硬化型で異方性の導電接着剤を加熱して、ＩＣチップを基材に接合するＩＣチップの接合方法において、前記導電接着剤が塗布された前記基材上に前記ＩＣチップを搭載する搭載工程と、前記基材に搭載された前記ＩＣチップと前記基材を、上下方向から上ヘッドと下ヘッドにより挟み込んで加圧し、前記塗布された前記導電接着剤を加熱する加熱加圧工程と、前記加熱加圧工程中に、前記上下方向及び水平方向で、前記ＩＣチップを前記基材に対して２０００Ｈｚ以下の低周波数で振動させる振動工程と、を含む。

本発明によれば、導電接着剤を用いた圧接工法において、接合信頼性を向上させるＩＣチップの接合方法を提供することができる。

ＲＦＩＤタグのインレットの外観図である。 従来の接合工程を示す図である。 本実施形態の接合工程を示す図ある。 本実施形態の接合装置の構成を示すブロック図である。 接合工程の手順を説明する図である。 回転型の振動モータが設けられた例を示す図である。 リニア型の振動モータが設けられた例を示す図である。 接合されたインレットの断面を示す図である。 図７Ａのバンプ付近D部を拡大した図である。 ＩＣチップの振動方向を示す図である。 振動による上ヘッドとバンプ位置の時間的変化を示すグラフである。 上ヘッドに高摩擦性のシート材を設ける例である。 基材を引っ張って固定する例である。 下ヘッドに設けた吸着孔で基材を固定する例である。 基材固定用の吸着部を設けた例である。 複数の上ヘッドをまとめて振動させる例である。 シート材を振動させる例である。 従来工程による、アンテナパターンの圧痕形状を示す図である。 従来工程による、圧痕形状をグラフ化した図である。 振動を加えた場合のアンテナパターンの圧痕形状である。 振動を加えた場合の圧痕形状をグラフ化した図である。 インレットの外観図である。 ＩＣチップのバンプを拡大した図である。 図１７のＡ−Ａ´断面形状をグラフ化した図である。 圧接接合と超音波接合の現状の優劣をまとめた表である。

以下、図面に従って本発明の実施形態を説明する。以下では、本実施形態が適用される電子部品として、ＲＦＩＤタグを例にする。図１は、パーケージ前のＲＦＩＤタグ１０であるインレット１２の外観図である。インレット１２は、基材２０に設けられたアンテナパターン２４に、通信回路等が内蔵されたＩＣチップ３０が接合されて構成される。なお、図示するＸＹＺの直交3軸は、以下各図での図示の方向を定めるものである。

インレット１２の製造工程全体の中における、ＩＣチップ接合工程（圧接工程とも呼ばれる）を説明する。図２、図３は、接合工程での主な工程を順番に示す図で、図２は従来の接合工程で、図３は本実施形態の接合工程を示す図ある。ＩＣチップ接合装置は、ＩＣチップ３０を基材２０のアンテナパターン２４に接合する一連の工程を行う装置である。

図２，３の接合装置における図１に示すインレット１２との方向関係は、ＸＹＺの座標軸で示す通りである。また、以下でＸ方向は、左右方向あるいは搬送方向とも呼び、Ｚ方向を上下方向とも呼ぶ。

接合工程は、左から右（Ｘ方向）に進行する。なお、基材２０は、１つ１つのインレット１２に分割される前のいわゆる母材の状態で、左右方向に細長いテープ状態である。基材２０の表面には、エッチング処理等でアンテナパターン２４が連続的に形成されている。

基材２０は、例えば、数１０μｍ厚のＰＥＴフィルムである。アンテナパターン２４は、ＲＦＩＤのアンテナに相当するもので、例えばＡｌ製の配線パターンである。

工程ａは、基材２０が、接着剤の塗布工程に搬送される工程である。工程ｂは、基材２０が搬送され、基材２０のアンテナパターン２４に、接着剤５２が塗布される工程（塗布工程）である。基材２０の上部に配置されたディスペンサ５０から、適量の接着剤５２がアンテナパターン２４の上に塗布される。

使用される接着剤５２は、異方性導電接着剤で、１液性の熱硬化型接着剤（主にエポキシ系、ポリエステル系）が一般的に用いられる。接着剤に含有される導電粒子はＡｕ（金）, Ｎｉ（ニッケル）, Ａｇ（銀）, Ｐｄ（パラジウム）, Ｃｕ（銅）が多い。以下の説明では、接着剤として上記１液性の熱硬化型の異方性導電接着剤を例とする。

工程ｃは、接着剤５２が塗布された基材２０にＩＣチップ３０が搭載される工程（搭載工程）である。マウンタ６０が、ＩＣチップ３０を吸着して、基材２０の位置まで運び、ＩＣチップ３０を基材２０の上に置く。ＩＣチップ３０の下面には接続端子であるバンプ３２が設けられている。このバンプ３２が、接着剤５２が塗布されたアンテナパターン２４に乗るように、ＩＣチップ３０は、基材２０の上に乗せられる。

工程ｄは、接着剤塗布工程を終えてＩＣチップ３０が搭載された基材２０が、次の加熱／加圧工程に搬送される工程である。

工程ｅは、ＩＣチップ３０が乗せられた基材２０が、Ｒ方向に移動する上下ヘッド（上ヘッド４２０、下ヘッド４３０）に挟持され、加熱／加圧されて、ＩＣチップ３０が基材２０に接合される工程（加熱／加圧工程）である。

上ヘッド４２０は、上下方向に移動可能で加熱部を備える。下ヘッド４３０は、上下方向に移動可能である。下ヘッド４３０は、ステージとも呼ばれる。加熱／加圧工程により、ＩＣチップ３０のバンプ３２と基材２０のアンテナパターン２４の間に形成された接着剤５２の層が、加熱および加圧により、硬化して、ＩＣチップ３０が基材２０に接合される。

工程ｆは、接着剤５２が硬化してＩＣチップ３０が接合された基材２０が、次の処理に搬送される工程である。

図３は、本実施形態に係る接合工程を示す図である。本実施形態に係る接合工程では、工程e２で、加熱／加圧と同時に、ＩＣチップ３０に低周波数の振動を加える。本実施形態の接合装置は、工程ｅ２でＩＣチップ３０に低周波数の振動を加える、上ヘッド２００と下ヘッド３００を備える。

本実施形態に係る接合工程の工程ａ〜工程ｄ、工程ｆは、図２と同様であるので、説明は省略する。工程ｅ２において、加熱／加圧と同時に、ＩＣチップ３０には、上から加圧している上ヘッド２００によって、更に低周波数の振動が加えられる。上ヘッド２００は、ＩＣチップ３０に、上下方向（Ｚ）と水平方向の２方向の振動を同時に加える。水平方向は、水平面内方向であれば良い。振動数は、上下方向と水平方向ともに、1例として、５０Ｈｚ〜２ｋＨｚ（望ましくは １００Ｈｚ〜１ｋＨｚ）範囲内で、振動数は一定でよい。上下方向と水平方向の振動数は、異なってもよい。また、振幅は、1例として、上下方向と水平方向ともに、２μｍ〜２０μｍ（望ましくは ２μｍ〜１０μｍ）範囲内である。上下方向と水平方向の振幅は、異なってもよい。

図４は、本実施形態の接合装置で、主に工程ｅ２に係る構成を示すブロック図である。ＣＰＵ１００は、接合装置の全体を統括的に制御するメインのＣＰＵである。ＣＰＵ１００は、メモリ（不図示）から所定の制御プログラムを読込んで、制御プログラムに従って、接合処理を実行する。

ＣＰＵ１００は、搬送駆動部１１０、上ヘッド駆動部１２０、下ヘッド駆動部１３０及び加熱部１４０を制御する。搬送駆動部１１０は、所定のタイミングに基づき、基材２０を搬送する。上ヘッド駆動部１２０は、上ヘッド２００駆動用のモータとモータ制御部を有し、上ヘッド２００を上下方向に移動させる。

下ヘッド駆動部１３０は、下ヘッド３００駆動用のモータとモータ制御部を有し、下ヘッド３００を上下方向に移動させる。ＣＰＵ１００は、上ヘッド２００に設けられた位置センサ１２２からの信号、及び下ヘッド３００に設けられた位置センサ１３２からの信号に基づき、上ヘッド２００及び下ヘッド３００の移動を制御する。

加熱部１４０は、ヒータ、ヒータ制御部及び温度センサを備え、上ヘッド２００を加熱し温度を制御する。上ヘッド２００の熱がＩＣチップ３０を介して接着剤５２に伝達され、接着剤５２が硬化する。ＣＰＵ１００は、上ヘッド２００の位置に基づき、加熱部１４０を制御する。

振動部１５０は、接合工程中に、上ヘッド２００を振動させるものである。振動部１５０は、ＣＰＵ１６０、モータ制御部１７０、振動モータ１７２、モータ制御部１８０、振動モータ１８２を有する。

ＣＰＵ１６０は、振動を制御するＣＰＵである。ＣＰＵ１６０は、メモリ（不図示）から所定の制御プログラムを読込んで、制御プログラムに従って、振動を制御する。ＣＰＵ１６０はＣＰＵ１００と連携する。

振動モータ１７２は、上ヘッド２００を上下方向に振動させるモータである。振動モータ１８２は、上ヘッド２００を水平方向に振動させるモータである。振動モータ１７２及び振動モータ１８２は、例えば、ＤＣモータの回転軸にバラスト（分銅）を付けて偏心させたモータである。

モータ制御部１７０は、振動モータ１７２を駆動する回路で、ＣＰＵ１６０による制御により、振動モータ１７２を所定の低周波数及び振幅で駆動する。モータ制御部１８０は、振動モータ１８２を駆動する回路で、ＣＰＵ１６０による制御により、振動モータ１８２を所定の低周波数及び振幅で駆動する。

また、モータ制御部１７０及びモータ制御部１８０は、エンコーダの出力に基づき、それぞれのモータの回転位相を制御して、上下方向と水平方向の振動の位相関係を一定の関係になるように、回転を同期させるようにしてもよい。

ＣＰＵ１６０は、位置センサ１２２により上ヘッド２００の下降位置を検出して、振動を開始し、ＩＣチップ３０を垂直及び水平方向に振動させ、所定秒時後に振動を停止するよう制御する。ＣＰＵ１６０は、ＣＰＵ１００からの指示で、振動の開始・終了を制御してもよい。

図５は、工程ｅ２で示した接合工程の手順を説明する図である。縦軸が時間で、下に向かって時間が進む。符号Ｓで示す左列の処理が、上ヘッド２００と下ヘッド３００による加圧／加熱の処理を示し、符号Ｔで示す右列の処理が上ヘッド２００による振動処理を示す。

ＣＰＵ１００は、上ヘッド駆動部１２０を制御して上ヘッド２００を下降させ（ステップＳ１０）、同時に、下ヘッド駆動部１３０を制御して下ヘッド３００を上昇させる（ステップＳ１２）。

ＣＰＵ１００は、上ヘッド２００の下面がＩＣチップ３０の上面と接触して、所定量加圧する位置で上ヘッド２００を停止する（ステップＳ１４）。同時に、ＣＰＵ１００は、下ヘッド３００の上面が基材２０の下面に接触する位置まで下ヘッド３００を上昇させて停止する。

ＣＰＵ１００は、上ヘッド２００と下ヘッド３００により挟み込むことで、ＩＣチップ３０をアンテナパターン２４に所定の圧力で加圧する。あわせて、ＣＰＵ１００は、加熱部１４０により上ヘッド２００を加熱して、接着剤５２の温度を上昇させる（ステップＳ１６）。ＣＰＵ１００は、例えば、６〜１５秒程度、加熱／加圧を行う。

ＣＰＵ１６０は、位置センサ１２２あるいはＣＰＵ１００からの通知で上ヘッド２００の位置を取得する（ステップＴ１０）。ＣＰＵ１６０は、上ヘッド２００が、所定位置、例えばステップＳ１４での位置に達したことを検出すると、タイマをリセットし、モータ制御部１７０及びモータ制御部１８０を制御して、振動モータ１７２及び振動モータ１８２を駆動する（ステップＴ１２）。

振動モータ１７２及び振動モータ１８２に加振されて上ヘッド２００が、上下方向と水平方向に低周波の振動数で振動する。ＩＣチップ３０は、上ヘッド２００に加圧された状態で、上ヘッド２００とほぼ一体的に上下方向と水平方向に振動する。

ＣＰＵ１６０は、１〜５秒経過後、振動モータ１７２及び振動モータ１８２を停止させる（ステップＴ１４）。そして、ＣＰＵ１００は、振動停止後、更に加熱／加圧を続行し、所定時間経過後、上ヘッド２００と下ヘッド３００を退避させる（ステップＳ１８）。以上の処理により、ＩＣチップ３０が基材２０に接合される。

図６Ａ，図６Ｂは、上ヘッド２００に対する振動モータの取付け例を示す図である。図６Ａは、ＤＣモータにバラスト（分銅）をつけ偏心させた回転型の振動モータが、上ヘッド２００に設けられた例である。図６Ｂは、分銅とバネを内蔵したいわゆるリニア型の振動モータが、上ヘッド２００に設けられた例である。

ここで、上ヘッド２００として、本体部２０２と接触部２０４とに２体化されたタイプを示す。接触部２０４は、ＩＣチップ３０に接触して、加熱／加圧する部分である。接触部２０４は、本体部２０２にリニアスライダ２０６により上下動可能に取りつけられる。ＩＣチップ３０へ直接接触する部分を、接触部２０４として、上ヘッド２００全体の上下移動機構とは独立して設けている。加圧力を高精度に制御するために、接触部２０４の移動を細かくコントロールできるようにした。

下降時には、本体部２０２が所定位置まで下降し、この段階では、本体部２０２に取付けられた接触部２０４も、同時に下降する。本体部２０２が所定の位置まで下降した後、規定の加圧力になるように、リニアスライダ２０６により、接触部２０４の位置が正確にコントロールされる。

図６Ａ、図６Ｂのように、本体部２０２と接触部２０４が分離された形式の場合には、振動モータは加熱/加圧面を有する接触部２０４側へ配置することが望ましい。また、当方法では振動モータの搭載方向、駆動電力、回転角制御により振動方向や振幅、位相を制御し易い利点がある。より精密に位相を制御する場合にはエンコーダによりフィードバック制御すれば良い。

図６Ａにおいて、水平方向の振動を与える回転型の振動モータ１７２ａと、上下方向の振動を与える回転型の振動モータ１８２ａが、接触部２０４に取付けられる。また、図６Ｂにおいて、水平方向の振動を与えるリニア型の振動モータ１７２ｂと、上下方向の振動を与えるリニア型の振動モータ１８２ｂが、接触部２０４に取付けられる。

また、リニア型の振動モータでは、一般的に所定周波数で共振するよう矩形波電圧を印加して制御される。この場合は電圧波形の印加タイミングにより位相制御が可能となるためエンコーダによるフィードバック制御が不要となり制御系を簡素化できる利点がある。

図７Ａは、接合されたインレット１２の断面を模式的に示す図である。加熱により接着剤５２が硬化して、基材２０に形成されたアンテナパターン２４にＩＣチップ３０のバンプ３２が接合される。

図７Ｂは、図７Ａの左側のバンプ３２付近Ｄ部を拡大した図である。接着剤５２が硬化する前の流動状態で、ＩＣチップ３０がアンテナパターン２４に接触した状態で、上ヘッド２００により、加圧に加えて、上下及び水平方向に振動される。

ＩＣチップ３０のバンプ３２の先端面は、アンテナパターン２４に接触しながら、上下及び水平が合成された運動を行う。バンプ３２が、アンテナパターン２４の表面を摩擦力を変化させながら摺動運動することによって、アンテナパターン２４表面に蓄積された細かいごみや不純物２６、あるいは酸化被膜が取り除かれる。

加圧力が大きい期間では、水平方向の移動量は少なく、加圧力が低下する期間では、水平方向の移動量が多くなる。また、摩擦力を変化させることで、摩擦力一定で掻き取るよりも、より不純物のクリーニング効果が高まり、ＩＣチップ３０とアンテナパターン２４との接触の信頼性を、従来の単に加圧するだけの工法に比べて、各段に向上させることができる。

図８は、ＩＣチップ３０の振動方向を示す図である。ＩＣチップ３０の上下方向の振動（Ｓｚ）は、Ｚ軸に平行な方向である。ＩＣチップ３０の水平方向の振動（Ｓｐ）は、Ｙ軸に平行な場合である。なお、前述のように、水平振動の方向は、Ｙ軸方向に限るものではなく、水平面内の方向であればよく、例えば、Ｘ軸に平行でもよい。

図９は、振動による上ヘッド２００とバンプ３２の時間的変化を示すグラフである。図９の上側が、振動による上ヘッド２００の変位を、上下方向（Ｚ）と水平方向（Ｐ）に分けて示すグラフである。図９の下側が、振動によるバンプ３２の変位を、上下方向と水平方向に分けて示すグラフである。

Ｓｚは、上ヘッド２００の上下方向（Ｚ）の変位を示すカーブである。上ヘッド２００の上下方向の振幅は、前述のように２μｍ〜２０μｍ（望ましくは ２μｍ〜１０μｍ）範囲内である。Ｓｐは、上ヘッド２００の水平方向（Ｐ）の変位を示すカーブである。上ヘッド２００の水平方向の変位も、同様に２μｍ〜２０μｍ（望ましくは ２μｍ〜１０μｍ）範囲内である。ただし、上下方向の振幅と水平方向の振幅を、等しくする必要はない。

上ヘッド２００の上下方向（Ｚ）の振動数及び水平方向（Ｐ）の振動数は、前述のようにそれぞれ５０Ｈｚ〜２０００Ｈｚ（望ましくは １００Ｈｚ〜１０００Ｈｚ）範囲内である。Ｚ軸方向とＰ方向の振動数を、等しくする必要はない。図９の例では、水平方向の振動数が、上下方向の振動数の２／３である。

上ヘッド２００は振動モータ１７２，１８２の振動に応じてほぼ一定の振動数及び振幅で振動する。一方、ＩＣチップ３０は上面が振動体である上ヘッド２００と接触し、下面が固定状態であるアンテナパターン２４に接触している。このため、ＩＣチップ３０のバンプ３２は、上ヘッド２００と一体的な動きはしない。ＩＣチップ３０のバンプ３２は、上下方向の変位は、接着剤５２の硬化の影響を受け、水平方向の変位は、接着剤５２の硬化の影響を受けるが、特にアンテナパターン２４との摩擦抵抗の影響を受ける。

Ｂｚは、バンプ３２の上下方向（Ｚ）の変位を示すカーブである。Ｂｐは、バンプ３２の水平方向（Ｐ）の変位を示すカーブである。

開始直後は、図９に示すように、上ヘッド２００が上方向に変位するとする。上ヘッド２００が上方向に変位(上昇)している期間は、バンプ３２に加わる加圧力は弱まるので、この期間を抜重期間と呼ぶ。逆に、上ヘッド２００が下方向に変位（下降）している期間は、バンプ３２に加わる加圧力は大きくなるので、この期間を加重期間と呼ぶ。

まず、開始直後の抜重期間では、バンプ３２への加圧力が低下し、バンプ３２とアンテナパターン２４間の摩擦力も低下するので、バンプ３２が動きやすくなる。上ヘッド２００の水平方向の変位に応じて、バンプ３２も追従して変位する。

逆に、加重期間になると、バンプ３２への加圧力が増し、バンプ３２とアンテナパターン２４間の摩擦力も増加するので、上ヘッド２００の水平方向の変位に対して、バンプ３２の変位は少なくなる。

図９の例では、最初の抜重期間では、バンプ３２の上下方向の変位Ｂｚ１は、変化しないか、変化は少ない。そして、バンプ３２の水平方向の変位Ｂｐ１は、摩擦力が小さいので、上ヘッド２００のＳｐと同一方向に大きく変位する。

次の加重期間では、バンプ３２の変位Ｂｚ２は、加圧力増加により、下方に大きく変位する。摩擦力が大きくなるので、バンプ３２の変位Ｂｐ２は、変化しないか、変化は少ない。

次に抜重期間では、バンプ３２の上下方向の変位Ｂｚ３は、変化しないか、変化は少ない。そして、バンプ３２の変位Ｂｐ３は、摩擦力が小さくなるので、上ヘッド２００のＳｐと同一方向に大きく変位する。

次の加重期間では、バンプ３２の変位Ｂｚ４は、下に大きく変位する。バンプ３２の変位Ｂｐ４は、摩擦力が大きくなるので、変化しないか、変化は少ない。また、時間経過とともに接着剤５２が硬化も進行するので、バンプ３２の変位Ｂｐや変位Ｂｚの変化量も、次第に低下する。

以上のように、バンプ３２の水平方向の変位Ｂｐは、上ヘッド２００の変位Ｓｐだけでなく、上下方向の加圧力に応じて、変化する。

図１０は、上ヘッド２００に高摩擦性のシート材を設ける例を示す図である。水平方向の振動によってアンテナパターン２４の表面をバンプ３２で掻き取る（削り取る）には、バンプ３２とアンテナパターン２４間の摩擦抵抗よりも、上ヘッド２００表面とＩＣチップ３０表面との摩擦抵抗が大きくなっていなければならない。

一般的に上ヘッド２００は金属素材が使われる場合が多く、この場合には、上ヘッド２００表面とＩＣチップ３０表面の摩擦抵抗が低くなるため、ＩＣチップ３０を上ヘッド２００と一体的に振動させることは難しい。このような場合には、上ヘッド２００の振動により、バンプ３２が十分にアンテナパターン２４の表面を掻き取ることが期待できなくなる。

そこで、摩擦力の高いシート材２５０を上ヘッド２００とＩＣチップ３０間に挿入して、振動の伝達力を高めるようにする。シート材２５０として、以下の２例を紹介する。
素材例１：グラシン紙（50μm〜100μm厚）にシリコーン塗工（ＩＣチップ接触面側のみ）したもの。
素材例２：4フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）フィルム（50μm〜100μｍ厚）。

図１０では、シート材２５０を上ヘッド２００に固定した例を示す。素材例１あるいは素材例２のようなシート材２５０であれば、図１０のＥ部に示すように、ＩＣチップ３０のエッジ部分をシート材２５０が変形して包み込むので、上ヘッド２００の振動をＩＣチップ３０に効率的に伝達することができる。

また、素材例１あるいは素材例２のシート材２５０では、接着剤に対し離形性を有するため、仮に接着剤５２がＩＣチップ３０表面まで這い上がったとしても素材側へ接着剤が貼りついてしまうことを防止する機能を併せ持つ。

図１１Ａ〜図１１Ｃは、基材２０を固定する例を示す図である。ＩＣチップ３０が基材２０に対して水平方向に振動することで、掻き取りの効果が奏せられる。この掻き取り作用が果たされるためには、振動時に、ＩＣチップ３０に対して、基材２０が固定されることが必要である。以下に、ＩＣチップ３０に対して基材２０を固定する固定部の例を３例示す。

図１１Ａは、基材２０を搬送方向（Ｘ方向）に引っ張って固定する例を示す図である。インレットの製造はロールｔｏロールで行われる場合が多く、このような方式では、基材２０の左右に引張力Ｔを加えるテンション機構（不図示）が設けられる。左右からの引張力を加えることで、基材２０は固定される。テンション機構による引張力によって、ＩＣチップ３０の振動に対して基材２０を固定することができる。なお、振動時には、基材２０へ５００ｇｆ／ｍｍ^２以上の応力（断面積当たりの張力）を加えることが望ましい。

図１１Ｂは、下ヘッド３００に設けた吸着孔で基材２０を固定する例を示す図である。基材２０が載置される下ヘッド３００に、吸着孔３１０を設ける。振動時に、吸着孔３１０から基材２０を真空吸着することによって、基材２０を固定することができる。

図１１Ｃは、吸着部を下ヘッド３００とは別に設けた例を示す図である。吸着手段を、下ヘッド３００の内部ではなく、外部に設けるようにしてもよい。図１１Ｃは、下ヘッド３００の搬送方向の前後に、吸着部３１２を設けた例である。

図１２は、複数の上ヘッド２００をまとめて振動させる例を示す図である。製造設備の制約によっては、上ヘッド２００に振動子（振動モータ）を設けられない場合や、上ヘッド２００が強固に固定され且つガタが少なく振動させにくい場合が生じる。このような場合は、複数の上ヘッド２００を機械的に結合して、１つの加圧ユニット２７０を構成し、この加圧ユニット２７０を振動させるようにする。

上ヘッド２００は少なくとも上昇/下降する機構を有し、当駆動にはステッピングモータやサーボモータが用いられ、ボールネジやベルトプーリ機構と組み合わされている場合が多い。当モータ駆動を所定周波数でオン／オフさせることにより加圧ユニット２７０に慣性力を生じさせ振動させることができる。

この方法では振動周波数を高く出来ない点（概ね２００Ｈｚ以下）、振動方向を正確に制御出来ないデメリットがある反面、上ヘッド２００とＩＣチップ３０間に挿入するシート材２５０（挿入素材）はユニット全体の振動系に含まれていれば良く、上ヘッド２００に固定する必要性が生じない利点がある。また、上ヘッド２００が複数本ある場合にも利点を生む。

また、これまでは、上ヘッド２００を振動源とする例を説明してきたが、振動源は上ヘッド２００に限るものではなく、シート材２５０が設けられる場合には、シート材２５０を振動させてもよい。図１３は、シート材２５０を振動させる例を示す図である。シート材２５０を上下方向と水平方向の両方向で振動させてもよいし、上下方向の振動は、上ヘッド２００が発生させ、水平方向の振動をシート材２５０が発生させるようにしてもよい。

次に、バンプ３２によるアンテナパターン２４の痕跡を示す。比較のため、振動を加えない従来の場合のアンテナパターン２４の圧痕形状を図１４に示す。図１４Ａは、バンプ３２によりアンテナパターン２４に形成された圧痕形状（凹み）２４ａの拡大写真である。図１４Ｂは、図１４ＡのＡ´Ａ断面の圧痕形状をグラフ化した図である。図１７で示したように、バンプ３２の接触面は、中央部が周辺より凹んだ形状である。そのため、図１４Ｂに示すように、Ｆの部分が１段凹んだ形状になっている。Ｆは、バンプ３２の盛り上がった周辺部が接触して、一段凹んだ部分である。

図１５Ａ，図１５Ｂは、バンプ３２に振動を加えた場合のアンテナパターン２４の圧痕形状である。図１５Ａは、バンプ３２によりアンテナパターン２４に形成された圧痕形状（凹み）２４ｂの拡大写真である。矢印Ｐは、水平方向の振動方向を示す。図１５Ｂは、図１５ＡのＡ´Ａ断面の形状を示すグラフである。

図１５Ｂに示すように、圧痕形状２４ｂの振動方向に沿った側部に、盛り上がり箇所（Ｇ部）が発生する。Ｇ部は、アンテナパターン２４表面で掻き取られた不純物等が、運動経路の左右に沿って集積されたものである。バンプ３２の水平方向の振動により、アンテナパターン２４の表面が掻き取られたことがわかる。

以上のように、上記実施形態によれば、加熱／加圧中に、ＩＣチップ３０を基材２０に対して上下・水平に振動させて、バンプ３２をアンテナパターン２４で掻き取るよう動作させることにより、アンテナパターン２４表面に付着したごみ、不純物や酸化膜を掻き取り、バンプ３２とアンテナパターン２４間の接触信頼性を向上させることができる。

また、上下方向へ振動させて、摩擦力の低下する期間を発生させることで、水平方向への移動を容易にする。また、上下方向への振動により、摩擦力を変化させながら掻き取ることになるので、付着したゴミをより効果的に排除することができる。

なお、上記実施形態では、上下／水平共に上ヘッドで振動を発生させるとしたが、上下方向の振動は、下ヘッドあるいは上下ヘッドで、発生させるようにしてもよい。また、加熱用ヘッドも、下ヘッドあるいは、上下ヘッドを使用するようにしてもよい。

なお、本発明は上述した実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階でのその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施形態に示される全構成要素を適宜組み合わせても良い。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。このような、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用が可能であることはもちろんである。

１０ ＲＦＩＤタグ
１２、５００ インレット
２０，５０２ 基材
２４，５０４ アンテナパターン
３０，５０６ ＩＣチップ
３２、５０８ バンプ
５２ 接着剤
１００，１６０ ＣＰＵ
１１０ 搬送部
１２０ 上ヘッド駆動部
１２２，１３２ 位置センサ
１３０ 下ヘッド駆動部
１４０ 加熱部
１５０ 振動部
１７０ モータ制御部
１７２、１７２ａ、１７２ｂ 振動モータ
１８０ モータ制御部
１８２、１８２ａ、１８２ｂ 振動モータ
２００、４２０ 上ヘッド
２５０ シート材
２７０ 加圧ユニット
３００、４３０ 下ヘッド
３１０ 吸着孔
３１２ 吸着部

Claims (12)

1. ＩＣチップを基材に加圧し、熱硬化型で異方性の導電接着剤を加熱して、ＩＣチップを基材に接合するＩＣチップの接合方法において、
   前記導電接着剤が塗布された前記基材上に前記ＩＣチップを搭載する搭載工程と、
   前記基材に搭載された前記ＩＣチップと前記基材を、上下方向から上ヘッドと下ヘッドにより挟み込んで加圧し、前記塗布された前記導電接着剤を加熱する加熱加圧工程と、
   前記加熱加圧工程中に、前記上下方向及び水平方向で、前記ＩＣチップを前記基材に対して２０００Ｈｚ以下の低周波数で振動させる振動工程と、を含む
   ことを特徴とするＩＣチップの接合方法。
2. 前記振動工程は、前記上ヘッドに上下方向用及び水平方向用としてそれぞれ設けられた振動モータにより、前記ＩＣチップを振動させる
   ことを特徴とする請求項１に記載のＩＣチップの接合方法。
3. 前記低周波数は、前記上下方向及び前記水平方向それぞれ５０Ｈｚ〜２０００Ｈｚの範囲の周波数であること
   ことを特徴とする請求項１に記載のＩＣチップの接合方法。
4. 前記振動工程の振幅は、前記上下方向及び前記水平方向それぞれ２μｍ〜２０μｍの範囲内である
   ことを特徴とする請求項１に記載のＩＣチップの接合方法。
5. 前記上ヘッドの前記ＩＣチップとの接触面には、高摩擦性のシート材が設けられる
   ことを特徴とする請求項２に記載のＩＣチップの接合方法。
6. 前記振動工程中に振動する前記ＩＣチップに対して前記基材を固定する固定工程を含む
   ことを特徴とする請求項２に記載のＩＣチップの接合方法。
7. 前記請求項1〜６のいずれか1項に記載のＩＣチップの接合方法によって、基材の表面に設けられたアンテナパターンに、通信回路が内蔵されたＩＣチップが接合された
   ことを特徴とするＲＦＩＤタグ。
8. ＩＣチップを基材に加圧し、熱硬化型で異方性の導電接着剤を加熱して、ＩＣチップを基材に接合するＩＣチップの接合装置において、
   前記導電接着剤が塗布された基板に搭載された前記ＩＣチップと前記基板とを上下方向で挟んで、加圧及び加熱を行う上ヘッド及び下ヘッドと、
   前記加圧及び加熱中に、前記ＩＣチップを前記基材に対して振動させるよう、前記上ヘッド及び下ヘッドの少なくともいずれか一方を、前記上下方向及び水平方向で、２０００Ｈｚ以下の低周波数で振動させる振動部と、を備える
   ことを特徴とするＩＣチップの接合装置。
9. 前記振動部は、前記ＩＣチップを前記上下方向及び水平方向に振動させるように、前記上下方向用及び水平方向用それぞれの振動モータを前記上ヘッドに有する
   ことを特徴とする請求項８に記載のＩＣチップの接合装置。
10. 前記振動するＩＣチップに対して、前記基材を固定する固定部を有する
    ことを特徴とする請求項９に記載のＩＣチップの接合装置。
11. 前記上ヘッドの前記ＩＣチップとの接触面には、高摩擦性のシート材が設けられる
    ことを特徴とする請求項８に記載のＩＣチップの接合装置。
12. 前記上ヘッド及び下ヘッドを１組とする上下ヘッドが、所定の間隔で複数組配置され、
    前記振動部は、前記複数の上ヘッドを一括して振動させる、
    ことを特徴とする請求項８に記載のＩＣチップの接合装置。