JP3654218B2 - 超音波ボンディング装置および超音波ボンディング方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品を荷重と超音波振動によって基板にボンディングする超音波ボンディング装置および超音波ボンディング方法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、超音波ボンディングによる方法が知られている。この方法によって電子部品を実装する場合には、電子部品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印加し、電子部品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、基板に実装される電子部品の種類・形状には様々なバリエーションがあるが、従来より超音波ボンディングによって実装される電子部品の種類は、バンプが設けられたフリップチップなどに代表される矩形部品が主であった。しかしながら近年超音波接合の対象範囲を拡大し、矩形部品以外の長尺部品などを超音波接合の対象として安定したボンディング品質を実現することが求められるようになっている。
【0004】
そこで本発明は、長尺の電子部品を対象とした超音波ボンディングを安定したボンディング品質で行える超音波ボンディング装置および超音波ボンディング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記載の超音波ボンディング装置は、長尺形状の電子部品に荷重と超音波振動を作用させることによりこの電子部品を基板にボンディングする超音波ボンディング装置であって、棒状のボンディングツールと、このボンディングツールに設けられ、前記電子部品の上面に当接する長尺形状の接合作用部と、前記ボンディングツールの端部に装着され前記接合作用部に対して、前記接合作用部の長辺方向と略直交する方向に超音波振動を付与する振動付与手段とを備えた。
【0006】
請求項2記載の超音波ボンディング方法は、長尺形状の電子部品に荷重と超音波振動を作用させることによりこの電子部品を基板にボンディングする超音波ボンディング方法であって、棒状のボンディングツールに設けられ、前記電子部品の上面に当接する長尺形状の接合作用部に、前記ボンディングツールの端部に装着された振動付与手段により前記接合作用部の長辺方向と前記電子部品の長辺方向とのそれぞれと略直交する方向に超音波振動を付与する。
【0007】
本発明によれば、電子部品の長辺方向に沿ってこの電子部品の上面に当接する接合作用部に、振動付与手段により長辺方向と略直交する方向に超音波振動を付与することにより、電子部品に伝達される超音波振動を均一にし、安定したボンディング品質を確保することができる。
【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の超音波ボンディング装置の正面図、図2(a)は本発明の一実施の形態の超音波ボンディング装置の部分斜視図、図2(b)は本発明の一実施の形態の超音波ボンディング装置によってボンディングされる半導体チップの斜視図、図3(a)は本発明の一実施の形態の超音波ボンディング装置のボンディングツールの部分平面図、図3(b)は本発明の一実施の形態の超音波ボンディング装置のボンディングツールの部分側面図、図4は本発明の一実施の形態の超音波ボンディング装置のボンディングツールにおける振動伝達の説明図である。
【0009】
まず図1,図2を参照して、超音波ボンディング装置の構造について説明する。図1において、位置決めテーブル1上には基板保持部2が装着されており、基板保持部2はガラス基板3を保持している。ガラス基板3は表示パネルであり、2枚のガラス板3a,3bより構成される。図2(a)に示すようにガラス板3aの縁部には電極3cが列状に形成されており、電極3cにはドライバ用の半導体チップ4のバンプ4a(図1参照)が接合される。図2(b)に示すように、半導体チップ4は長辺寸法Aが短辺寸法Bに比べて大きい長尺形状の電子部品である。
【0010】
位置決めテーブル1の上方には、ボンディング部5が配設されている。ボンディング部5は、昇降・押圧機構6によって昇降動作を行う昇降ブロック7の下面に、棒状のボンディングツール8を装着して構成されており、ボンディングツール8の一方側の端部には超音波振動子10が装着されている。超音波振動子10を駆動することにより、ボンディングツール8には超音波振動が伝達される。
【0011】
ボンディングツール8の下面の中央部には、下方に突出した突部8aが形成されており、突部8aの下面には接合作用部9が固着されている。接合作用部9の下面には吸着孔9a(図3(b)参照)が形成されており、接合作用部9を半導体チップ4の上面に沿ってこの半導体チップ4の上面に当接させた状態で吸着孔9aから真空吸引することにより、図2に示すように、接合作用部9は半導体チップ4を真空吸着により保持する。
【0012】
接合作用部9に半導体チップ4を保持させた状態のボンディングツール8に対してガラス基板3を位置合わせし、ボンディングツール8を下降させることにより、半導体チップ4のバンプ4aはガラス板3aの電極3c上に着地する。そして昇降・押圧機構6によってボンディングツール8をガラス板3aに対して押圧した状態で、超音波振動子10を駆動することにより、半導体チップ4はガラス板3aにボンディングされ、半導体チップ4のバンプ4aは電極3cと導通する。
【0013】
表示パネル用のガラス基板3への半導体チップ4の実装に、超音波ボンディングを適用することにより、従来の熱硬化性の接着材を用いる実装方法と比較して、接着材を加熱・冷却する過程で生じる残留変形が生じることがなく、実装後の品質を良好に確保することができる。
【0014】
図3を参照して、この半導体チップ4のボンディングにおける超音波振動の付与方向について説明する。図3に示すように、ボンディングツール8は細長形状の棒状体であり、その一端部に装着された超音波振動子10を駆動することにより、ボンディングツール8には矢印a方向に超音波振動(縦振動)が付与される。そしてこの超音波振動は、図3(b)に示すようにボンディングツール8の下面に設けられた突部8aを介して接合作用部9に伝達され、接合作用部9の下面に当接した半導体チップ4に印加される。
【0015】
ここで接合作用部9は、ボンディングツール8の軸方向に対して略90度の角度αで固定されており、超音波振動子10を駆動することにより、ボンディングツール8を介して、接合作用部9に対して半導体チップ4の長辺方向(図3(a)において直線b方向)と略直交する方向に超音波振動が付与される。したがって、ボンディングツール8及び超音波振動子10は、接合作用部9に対して長辺方向と略直交する方向に超音波振動を付与する振動付与手段となっている。
【0016】
表示パネルのドライバとして用いられる半導体チップ4のような長尺の電子部品を対象とした専用の接合作用部9の配設方向と超音波振動の付与方向とを上記のように設定することにより、以下に説明するような効果を得る。図4は、ボンディングツール8に矢印a方向の超音波振動を付与した場合の、ボンディングツール8から下方に突出した部分(突部8a及び接合作用部9)の挙動を示している。図4(a)に示すように矢印a方向に縦振動が印加されると、ボンディングツール8の本体から片持ち形状で突出した突部8a、接合作用部9には、片持ち部分の中心軸線Nを中性軸とする矢印c方向の曲げ振動が誘起される。
【0017】
そしてこの曲げ振動により、接合作用部9の下面には図4(b)に示すように垂直方向の変位を生じる。このとき、下面に生じる最大変位dは、中心軸線Nからの距離が最大の位置に生じる。したがって、振動付与方向(矢印a方向)の断面における接合作用部9の幅寸法Bが最も小さくなるような方向、すなわち、接合作用部9の長辺方向と略直交する方向に超音波振動が付与されるように接合作用部9を配列することにより、接合作用部9の下面に生じる垂直変位を最小にして電子部品に伝達される超音波振動を均一にし、超音波ボンディングの品質を安定させることができる。
【0018】
【発明の効果】
本発明によれば、電子部品の長辺方向に沿ってこの電子部品の上面に当接する接合作用部に、振動付与手段により長辺方向と略直交する方向に超音波振動を付与することにより、電子部品に伝達される超音波振動を均一にし、安定したボンディング品質を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態の超音波ボンディング装置の正面図
【図2】(a)本発明の一実施の形態の超音波ボンディング装置の部分斜視図
(b)本発明の一実施の形態の超音波ボンディング装置によってボンディングされる半導体チップの斜視図
【図3】(a)本発明の一実施の形態の超音波ボンディング装置のボンディングツールの部分平面図
(b)本発明の一実施の形態の超音波ボンディング装置のボンディングツールの部分側面図
【図4】本発明の一実施の形態の超音波ボンディング装置のボンディングツールにおける振動伝達の説明図
【符号の説明】
2 基板保持部
3 ガラス基板
4 半導体チップ
5 ボンディング部
6 昇降・押圧機構
8 ボンディングツール
9 接合作用部
10 超音波振動子
Claims (2)
- 長尺形状の電子部品に荷重と超音波振動を作用させることによりこの電子部品を基板にボンディングする超音波ボンディング装置であって、棒状のボンディングツールと、このボンディングツールに設けられ、前記電子部品の上面に当接する長尺形状の接合作用部と、前記ボンディングツールの端部に装着され前記接合作用部に対して、前記接合作用部の長辺方向と略直交する方向に超音波振動を付与する振動付与手段とを備えたことを特徴とする超音波ボンディング装置。
- 長尺形状の電子部品に荷重と超音波振動を作用させることによりこの電子部品を基板にボンディングする超音波ボンディング方法であって、棒状のボンディングツールに設けられ、前記電子部品の上面に当接する長尺形状の接合作用部に、前記ボンディングツールの端部に装着された振動付与手段により前記接合作用部の長辺方向と前記電子部品の長辺方向とのそれぞれと略直交する方向に超音波振動を付与することを特徴とする超音波ボンディング方法。
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