JP3381565B2 - バンプ付きワークのボンディング方法 - Google Patents

バンプ付きワークのボンディング方法

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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、バンプ付きワーク
のバンプをワークのパッドにボンディングするバンプ付
きワークのボンディング方法に関するものである。 【0002】 【従来の技術】近年、電子部品として、バンプ付きワー
クが多用されるようになってきている。以下、従来のバ
ンプ付きワークのボンディング構造について説明する。 【0003】図10は、従来の基板にボンディングされ
たバンプ付きワークの側面図である。1はワークとして
の基板であり、その上面にはパッド2が形成されてい
る。3はバンプ付きワークとしてのチップであり、その
下面に形成されたバンプ4がパッド2に半田部5により
ボンディングされている。このボンディングは、基板1
上にボンドとしての樹脂6を塗布した後、バンプ4をパ
ッド2上に形成された半田部5上に搭載し、半田部5を
加熱・溶融・固化させるとともに、樹脂6を熱硬化させ
ることにより行われる。 【0004】バンプ付きワーク3を基板1にボンディン
グした後、バンプ4がパッド2に正しくボンディングさ
れているか否かの導通検査が行われる。この導通検査
は、テスター8のプローブ9を基板1のパッド10に当
て、チップ3に電流を流すことにより行われる。そして
良品であれば、基板1は次の工程へ送られる。また不良
の場合には、次のようなリペア作業が行われていた。す
なわち、基板1を加熱炉へ送って再加熱することにより
半田部5を再び溶融させ、バンプ付きワーク3を基板1
から分離する。そして互いに分離された基板1やバンプ
付きワーク3の半田付け部分は補修され、再使用され
る。勿論、安価な基板1やバンプ付きワーク3の場合に
は、上記した分離や補修を行わずに、そのまま不良品と
して廃棄される場合もある。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
のリペア作業は、一旦固化した半田部5を溶融させるた
めに再加熱するので、チップ3がこの再加熱により熱ダ
メージを受けやすいという問題点があった。殊に基板1
に、このチップ3以外の他の電子部品が実装されている
場合には、これらの電子部品も再加熱により熱ダメージ
を受けやすかった。また樹脂6が硬化した後で、テスタ
ー8による導通検査を行っていたため、リペア作業を行
う際には硬化した樹脂6も基板1やチップ3から剥離せ
ねばならないため、この剥離作業が甚だ面倒であるとい
う問題点があった。 【0006】したがって本発明は、バンプ付きワークを
基板などのワークにボンディングした後の導通検査で不
良の場合のリペア作業を簡単に行えるバンプ付きワーク
のボンディング方法を提供することを目的とする。 【0007】 【0008】【課題を解決するための手段】 本発明 のバンプ付きワー
クのボンディング方法は、ワークの上面に樹脂を塗布す
る工程と、ボンディングツールにバンプ付きワークを保
持させてバンプ付きワークのバンプを前記ワークのパッ
ドに着地させる工程と、ボンディングツールに設けられ
た加熱手段によって前記パッド上の半田部を溶融させて
前記バンプを前記パッド上にボンディングし、且つ互い
に異種金属である前記バンプと前記半田部の合金層を前
記バンプの表面に生じさせる工程と、前記樹脂が未硬化
の状態で前記バンプと前記パッドの導通検査を行う工程
とを含む。 【0009】 【発明の実施の形態】本発明によれば、ボンディングツ
ールの加熱手段からの熱をバンプ付きワークのバンプ部
に集中的に伝達させ、ワークのパッド上の半田部を溶融
させて前記バンプを前記パッドにボンディングすること
により、ワークの上面に塗布された接合用の樹脂が未硬
化の状態で前記パッドと前記バンプの導通検査を行うこ
とができ、したがって、導通検査の結果が不良の場合に
はバンプ付きワークをワークから簡単に分離できる。 【0010】次に、本発明の一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
きワークのボンディング装置の斜視図、図2は同バンプ
付きワークのボンディングツールの側断面図、図3、図
4、図5、図6、図7、図8、図9は同バンプ付きワー
クのボンディング工程図である。 【0011】まず、図1を参照してバンプ付きワークの
ボンディング装置の全体構造を説明する。図1におい
て、基台11上には可動テーブル12が配設されてい
る。可動テーブル12は、X軸モータ13およびY軸モ
ータ14を備えている。可動テーブル12上にはワーク
である基板15およびバンプ付きワークであるチップ1
6の供給部17が配設されている。 【0012】基台11上には、フレーム18が立設され
ている。フレーム18の上部には、ボンディングヘッド
の昇降テーブル19及び樹脂塗布用ディスペンサの昇降
テーブル20が装着されている。昇降テーブル19、2
0の下端部にはそれぞれボンディングヘッド21、ディ
スペンサ22が装着されている。 【0013】昇降テーブル20が駆動するとディスペン
サ22は上下動し、基板15上にバンプ付きワーク16
の接着用の樹脂36を塗布する。また、昇降テーブル1
9が駆動するとボンディングヘッド21は上下動し、ボ
ンディングヘッド21の先端部に装着されたボンディン
グツール23によりチップ16を真空吸着する。ボンデ
ィングヘッド21の上下動と、可動テーブル12の水平
移動を組み合わせることにより、ボンディングヘッド2
1は供給部17よりチップ16を真空吸着してピックア
ップし、チップ16を樹脂36が塗布された基板15上
にボンディングする。 【0014】次に、図2を参照してボンディングツール
23の構造について説明する。図2においてボンディン
グツール23はブロック26と吸着ツール24より成
る。吸着ツール24の下面には、突起部24aが設けら
れている。突起部24aは吸着されるチップ16のバン
プ16a(図4参照)の配列に対応した位置に設けられ
ており、吸着ツール24は、チップ16の品種に応じて
複数のものが交換して使用される。吸着ツール24の中
央部には、上下方向に貫通した吸引孔25が設けられて
いる。吸引孔25から空気を吸引することにより、吸着
ツール24は突起部24aに当接したチップ16を真空
吸着する。 【0015】ブロック26には吸引路27、29が設け
られている。吸引路27を真空吸引することにより、ブ
ロック26の下面には吸着ツール24が真空吸着されて
着脱自在に装着される。吸引路29は、吸着ツール24
の吸引孔25に連通している。したがって、吸着ツール
24を装着した状態で吸引路29を真空吸引することに
より、吸着ツール24はチップ16を真空吸着する。 【0016】また、ブロック26には加熱手段であるヒ
ータ28が内設されており、ヒータ28は吸着ツール2
4を介してチップ16を加熱する。このとき、吸着ツー
ル24の突起部24aのみがチップ16と当接している
ため、ヒータ28からの熱は突起部24aを介してチッ
プ16のバンプ16aの周囲に集中的に伝達される。 【0017】このバンプ付きワークのボンディング装置
は上記のような構成より成り、次に図3〜図9を参照し
て動作を説明する。なお、図3〜図9はバンプ付きワー
クのボンディング工程を工程順に示している。図3にお
いて、基板15の上面にはパッド32、回路パターン3
3、パッド34が形成されている。またパッド32上に
は半田部35が形成されている。まず、可動テーブル1
2を駆動して基板15を位置決めし、昇降テーブル20
を駆動してディスペンサ22を基板15上に下降させて
基板15の上面に樹脂36を塗布する。この樹脂36は
熱硬化性であって、200℃以上で所定時間保持すると
硬化する。なお、半田部35の半田の溶解温度は183
℃であり、樹脂36の硬化温度より低い。したがって、
加熱開始後に半田部35が溶解する時点では、樹脂36
は未だ硬化しない。 【0018】次に図4に示すように、ボンディングツー
ル23により供給部17からチップ16を真空吸着して
保持させ、可動テーブル12を駆動して基板のパッド3
2をチップ16の下面に突設されたバンプ16aに位置
合わせした後、昇降テーブル19を駆動してバンプ16
aを樹脂36が塗布された半田部35上に着地させる。
バンプ16aは、例えば金、銀、銅などの半田よりも融
点の高い金属である。ボンディングツール23のツール
温度を200℃程度に設定してチップ16を加熱する
と、ヒータ28から伝えられる熱は突起部24aによっ
てバンプ16aを集中的に加熱し、更にこの熱は半田部
35に伝えられる。この結果半田部35は溶融し、図5
に示すようにバンプ16aの表面にはバンプ16aの素
材である金、銀、銅などの金属と、半田部35の素材で
あるすずや鉛などの金属の異種金属の合金層40が薄く
生じる。一般に合金層はぜい弱なものであり、後述する
ように振動を付与することにより、合金層40は簡単に
破壊される。 【0019】以上のようにしてチップ16を基板15に
ボンディングしたならば、ボンディングツール23をチ
ップ16から外して導通検査を行う。図6は導通検査を
示すものであって、テスター8のプローブ9を基板15
のパッド34に当て、電流の導通状態をテスター8で検
査する。なおこの時点では、樹脂36は未硬化である。
上記導通検査で良品であったならば、基板35を加熱炉
へ送って加熱し、樹脂36を熱硬化させる(図7)。以
上によりチップ16の基板15へのボンディングは終了
する。 【0020】さて、図6に示す導通検査で不良の場合に
は、図8および図9に示す方法でリペア作業を行う。す
なわち、図8に示すようにチップ16の上面に加振器4
1を押し当て、チップ16に振動を付与する。するとぜ
い弱な合金層40はこの振動によって破壊される。これ
により、チップ16を基板15から簡単に分離させるこ
とができる(図9)。 【0021】このリペア作業は、樹脂16が未硬化の状
態で行われるので、上記のようにして合金層40を破壊
すれば、チップ16は基板15から難なく分離できる。
この場合、バンプ16aの表面に薄く生じた合金層40
を破壊しただけであるから、図9に示すようにチップ1
6を基板15から分離してもバンプ16aの形状は壊れ
ておらず、バンプ16aの形状は良好であり、したがっ
て分離後のチップ16は十分に再使用が可能であり、ま
た基板15も未硬化の樹脂36を除去するなどして補修
することにより、再使用できる。勿論、樹脂36は未硬
化であるので、基板15やチップ16から容易に剥ぎ取
ることができる。 【0022】本発明は上記実施の形態に限定されないの
であって、図9に示すチップと基板の分離時に樹脂は未
硬化であればよいものであり、したがって樹脂としては
半田の融点以下の低温度で硬化するものであっても、硬
化に長時間を要するもの、すなわち図3から図9に示す
工程を行う時間内に硬化しないものであってもよい。 【0023】また、導通検査後の良品について樹脂16
を熱硬化させるために行われる加熱工程は、本実施の形
態では加熱炉による例を示しているが、バンプ付きワー
ク16をボンディングツール23の加熱手段により行っ
てもよい。 【0024】 【発明の効果】本発明によれば、ボンディングツールの
加熱手段からの熱をバンプ付きワークのバンプ部に集中
的に伝達させてワークのパッド上の半田部を溶融させ、
バンプをワークのパッドにボンディングすることによ
り、ワークの上面に塗布された接合用の樹脂が未硬化の
状態で前記パッドと前記バンプの導通検査を行うことが
できる。したがって、導通検査の結果が不良の場合には
バンプ付きワークをワークから簡単に分離できるので、
リペア作業を簡単に行うことができる。また従来技術の
ようにワークを加熱することなくリペアを行えるので、
バンプ付きワークやワークに実装された他の電子部品な
どに熱ダメージを与えることもなく、リペア作業を有利
に行うことができる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の一実施の形態のバンプ付きワークのボ
ンディング装置の斜視図 【図2】本発明の一実施の形態のバンプ付きワークのボ
ンディングツールの側断面図 【図3】本発明の一実施の形態のバンプ付きワークのボ
ンディング工程図 【図4】本発明の一実施の形態のバンプ付きワークのボ
ンディング工程図 【図5】本発明の一実施の形態のバンプ付きワークのボ
ンディング工程図 【図6】本発明の一実施の形態のバンプ付きワークのボ
ンディング工程図 【図7】本発明の一実施の形態のバンプ付きワークのボ
ンディング工程図 【図8】本発明の一実施の形態のバンプ付きワークのボ
ンディング工程図 【図9】本発明の一実施の形態のバンプ付きワークのボ
ンディング工程図 【図10】従来の基板にボンディングされたバンプ付き
ワークの側面図 【符号の説明】 15 ワーク 16 チップ 16a バンプ 23 ボンディングツール 24 吸着ツール 24a 突起部 25 吸着孔 26 ブロック 28 ヒータ 32 パッド 35 半田部 36 樹脂 40 合金層 41 加振器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平9−36181(JP,A) 特開 昭62−245640(JP,A) 特開 昭63−227029(JP,A) 特開 平3−16147(JP,A) 特開 平4−62946(JP,A) 特開 平10−22343(JP,A) 実開 平5−62041(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/60

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】ワークの上面に樹脂を塗布する工程と、ボ
    ンディングツールにバンプ付きワークを保持させてバン
    プ付きワークのバンプを前記ワークのパッドに着地させ
    る工程と、ボンディングツールに設けられた加熱手段に
    よって前記パッド上の半田部を溶融させて前記バンプを
    前記パッド上にボンディングし、且つ互いに異種金属で
    ある前記バンプと前記半田部の合金層を前記バンプの表
    面に生じさせる工程と、前記樹脂が未硬化の状態で前記
    バンプと前記パッドの導通検査を行う工程とを含むこと
    を特徴とするバンプ付きワークのボンディング方法。
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