JP3407742B2 - バンプ付電子部品の実装方法 - Google Patents

バンプ付電子部品の実装方法

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Panasonic Holdings Corp
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    • H01L2224/75745Suction holding means in the upper part of the bonding apparatus, e.g. in the bonding head

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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、バンプ付電子部品
を基板に実装するバンプ付電子部品に関するものであ
る。 【0002】 【従来の技術】電子部品を基板に実装する方法として、
超音波圧接を用いる方法が知られている。この方法を用
いてバンプ付電子部品を実装する場合には、バンプを基
板に設けられた電極に押圧しながら電子部品に超音波振
動を付与し、バンプと電極との接触面を相互に摩擦させ
ることにより接触面が接合される。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】ところで、基板に設け
られる電極の形状には種々の種類がある。一般に前述の
バンプが接合される電極は、基板上の回路パターンの一
部である場合が多く、このような場合には電極は一方向
に長い細長形状となっている。この電極の幅方向断面は
一般に上面が平坦でない山形となっており、このような
山形断面の電極上にバンプを押圧する場合には、バンプ
と電極との接触点が電極の幅方向のどの位置にあるかに
よって、バンプと電極との接触状態が一定せず押圧状態
の強弱が発生する。このため、従来細長形状の電極にバ
ンプを超音波圧接する場合には、接触状態のばらつきに
よって接合品質が安定せず、接合部の剥離や接合強度不
足などの接合不具合を生じるという問題点があった。 【0004】そこで本発明は、接合不具合を防止するこ
とができるバンプ付電子部品の実装方法を提供すること
を目的とする。 【0005】 【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
複数のバンプが形成されたバンプ付電子部品を細長形状
の電極が異なる複数の方向に設けられた基板に実装する
バンプ付電子部品の実装方法であって、前記バンプ付電
子部品のバンプをボンディングツールによって前記電極
に押圧するとともに、前記ボンディングツールを介して
前記バンプ付電子部品に対し前記電極の長手方向の分布
が最も多い方向に振動を付与するようにした。 【0006】 【0007】本発明によれば、細長形状の電極の長手方
向に振動を付与することにより、バンプと電極の接触状
態のばらつきを減少させて、接合品質を安定させること
ができる。 【0008】 【発明の実施の形態】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におけ
るボンディング装置の正面図、図2、図3は本発明の一
実施の形態におけるボンディング装置の部分平面図、図
4は本発明の一実施の形態におけるボンディング対象の
チップおよびパッケージの斜視図、図5(a)は本発明
の一実施の形態におけるバンプと電極の拡大斜視図、図
5(b)、(c)は本発明の一実施の形態におけるバン
プと電極の断面図である。 【0009】まず図1を参照してボンディング装置につ
いて説明する。図1において、XYテーブル1上には箱
状の基板であるパッケージ4の保持ステージ2が装着さ
れている。保持ステージ2は、パッケージ4をホルダ3
によってクランプして保持する。保持ステージ2の側方
には、バンプ付電子部品であるチップ6を収納するトレ
イ5が配設されている。 【0010】XYテーブル1の上方には、ボンディング
ヘッド10が配設されている。ボンディングヘッド10
はツールホルダ12に固定されたボンディングツール1
1を備えており、ボンディングツール11には振動子1
3が装着されている。振動子13を駆動することによ
り、ボンディングツール11を介してボンディングツー
ル11に保持されたチップ6に振動が付与される。この
とき付与される振動の方向は、ボンディングツール11
の長手方向と一致している。 【0011】ツールホルダ12は昇降ブロック14に対
して回転自在に装着されている。ツールホルダ12に結
合されたプーリ15と、昇降ブロック14に配設された
ヘッド旋回モータ18に結合されたプーリ17には、ベ
ルト16が調帯されている。ヘッド旋回モータ18を駆
動することにより、ツールホルダ12は垂直軸を中心に
回転し、したがってボンディングツール11も垂直軸廻
りに回転し、吸着して保持したチップ6の回転方向の位
置を自在に変えることができる。 【0012】昇降ブロック14は、Z軸モータ20によ
って駆動されるZ軸昇降機構19によって昇降動作を行
う。Z軸モータ20、ヘッド旋回モータ18およびXY
テーブル1は、モータ駆動部21によって駆動される。
振動子13は振動子駆動部23によって駆動される。モ
ータ駆動部21および振動子駆動部23は、制御部22
によって制御される。したがって、各部の動作を制御部
22によって制御することにより、トレイ5に収納され
たチップ6をボンディングツール11によってピックア
ップし、チップ6をパッケージ4の方向に合わせた上で
パッケージ4に搭載し、超音波振動を付与しながらボン
ディングすることができる。 【0013】次に図2を参照して、チップ6とパッケー
ジの方向の関連について説明する。図2において、XY
ステージ上に配設されたトレイ5には、格子状に多数の
チップ6が収納されている。チップ6の下面には、複数
のバンプ6aが形成されており、バンプ6aの配列方向
により、チップ6はボンディング時の方向性を有したも
のとなっている。保持ステージ2上にクランプされたパ
ッケージ4の底部には、バンプ6aの配列に対応して電
極4aが形成されている。電極4aは細長形状であり、
同様に方向性を有するものとなっている。パッケージ4
が保持ステージ2上にクランプされた状態で、電極4a
の長手方向はX軸方向に一致している。 【0014】このボンディング装置は上記のように構成
されており、以下動作について説明する。まず図1にお
いて、XYテーブル1を駆動してトレイ5のボンディン
グ対象のチップ6をボンディングツール11の吸着位置
の下方に移動させる。そして、図3の(イ)に示すよう
に、ボンディングツール11の長手方向をY軸方向に合
わせた状態で、Z軸モータ20を駆動してボンディング
ツール11を下降させ、チップ6を吸着してピックアッ
プする。そして、ボンディングツール11を上昇させた
後、XYテーブル1を駆動して、ボンディングツール1
1の下方にパッケージ4を位置させる。このとき、図3
の(ロ)に示すように、ヘッド旋回モータ18を駆動し
てボンディングツール11を90°旋回させて、ボンデ
ィングヘッド11の長手方向をX軸方向に一致させる。
これにより、ボンディングツール11に保持されたチッ
プ6の方向とパッケージ4の方向が一致する。 【0015】そしてこの状態でボンディングツール11
を下降させることにより、図4に示すように、チップ6
のバンプ6aをパッケージ4の電極4aに位置合わせし
て搭載する。したがってこの方向を保った状態で振動子
13を駆動してボンディングツール11を介して振動を
チップ6に付与すると、振動はパッケージ4の電極4a
の長手方向(X軸方向)に付与される。 【0016】この後、ボンディングツール11によって
チップ6をパッケージ4に対して所定荷重で押圧しなが
ら、振動子13を駆動してチップ6に振動を付与するこ
とにより、バンプ6aを電極4aにボンディングする。
このボンディング時に付与される振動について、図5を
参照して説明する。図5(a)に示すように、電極4a
は細長形状であり、その幅はバンプ6aのサイズとほぼ
同じとなっており、幅方向断面は山形断面となってい
る。ボンディングに際しては、この電極4a上にバンプ
6aを当接させ、押圧しながら振動が付与される。 【0017】図5(b)、(c)は、この時の振動の方
向を示すものであり、図5(b)は本実施の形態におけ
る振動付与の方向を示している。すなわち、バンプ6a
が電極4aの上面に当接した状態で、振動は矢印aに示
すように、細長形状の電極4aの長手方向に付与され
る。電極4aは、長手方向にほぼ一様な高さとなってい
るため、振動によってバンプ6aが電極4aに対して相
対的に変位しても、バンプ6aが上下方向に変位するこ
とがなく、常に一定の接触状態を維持した状態で振動付
与が行われる。 【0018】これに対し、図5(c)に示すように電極
4aの幅方向(矢印b)に振動が付与された場合には、
バンプ6aの下端部は電極4aの山形状の断面の表面に
沿って変位する(矢印c参照)こととなり、その結果バ
ンプ6aは上下動を繰り返しながらボンディングが行わ
れる。すなわち、バンプ6aの下端部と電極4aとの接
触状態は大きな変動を繰り返し、押圧状態の強弱が発生
する結果、バンプ6aと電極4a表面の摩擦は安定的に
行われず、ボンディング結果にばらつきを生ずる。本実
施の形態は、このような摩擦状態の不安定を防止するた
めに、バンプ6aが電極4aの幅方向に対して変位しな
いような振動方向、すなわち電極4aの長手方向に振動
を付与するものである。 【0019】上記説明したように、細長形状の電極への
バンプのボンディングに際し、電極の長手方向に振動を
付与することにより、安定したばらつきのないボンディ
ングを行ってバンプ付電子部品の実装体を製造すること
ができる。なお、多数の電極が一方方向のみならず異る
方向にも形成されていて、電極の長手方向を一意的に決
定することができない場合には、電極の長手方向の分布
が最も多い方向に振動を付与する。これにより、ボンデ
ィング結果のばらつきを極力抑制して全体の接合品質を
維持したバンプ付電子部品の実装体を得ることができ
る。 【0020】 【発明の効果】本発明によれば、超音波圧接に際し細長
形状の電極の長手方向に振動を付与するようにしたの
で、バンプ押圧時にバンプと電極の接触状態のばらつき
を減少させることができ、したがって接合品質を安定さ
せることができる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の一実施の形態におけるボンディング装
置の正面図 【図2】本発明の一実施の形態におけるボンディング装
置の部分平面図 【図3】本発明の一実施の形態におけるボンディング装
置の部分平面図 【図4】本発明の一実施の形態におけるボンディング対
象のチップおよびパッケージの斜視図 【図5】(a)本発明の一実施の形態におけるバンプと
電極の拡大斜視図 (b)本発明の一実施の形態におけるバンプと電極の断
面図 (c)本発明の一実施の形態におけるバンプと電極の断
面図 【符号の説明】 4 パッケージ 4a 電極 6 チップ 6a バンプ 10 ボンディングヘッド 11 ボンディングツール 13 振動子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−99219(JP,A) 特開 平2−231737(JP,A) 特開 平7−58155(JP,A) 特開 平9−275124(JP,A) 特開 平10−275827(JP,A) 特開 平11−284028(JP,A) 特開 平8−330880(JP,A) 特開 平11−289238(JP,A) 特開 平6−104264(JP,A) 特開 昭57−85239(JP,A) 特開 平5−136205(JP,A) 特開 平12−77485(JP,A) 特公 昭52−5835(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/60 311 H01L 21/607

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】複数のバンプが形成されたバンプ付電子部
    品を細長形状の電極が異なる複数の方向に設けられた基
    板に実装するバンプ付電子部品の実装方法であって、前
    記バンプ付電子部品のバンプをボンディングツールによ
    って前記電極に押圧するとともに、前記ボンディングツ
    ールを介して前記バンプ付電子部品に対し前記電極の長
    手方向の分布が最も多い方向に振動を付与することを特
    徴とするバンプ付電子部品の実装方法。
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