JP3850351B2

JP3850351B2 - Electronic component element mounting method

Info

Publication number: JP3850351B2
Application number: JP2002222739A
Authority: JP
Inventors: 彰及川
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2002-04-25
Filing date: 2002-07-31
Publication date: 2006-11-29
Anticipated expiration: 2022-07-31
Also published as: JP2004006570A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子や圧電素子等の電子部品素子をフェースダウンボンディングにより回路基板上に実装するための方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体素子や圧電素子等の電子部品素子を回路基板上に実装するのにフェースダウンボンディングが採用されている。
【０００３】
かかるフェースダウンボンディングにて電子部品素子の実装を行なう場合、多数の回路配線が設けられている回路基板をステージ上に固定し、その一主面に、複数個のＡｕバンプを下面に有したフリップチップ型の電子部品素子を、Ａｕバンプが対応する回路配線の接続パッドに当接するようにして回路基板上に載置するとともに、該電子部品素子をボンディングヘッドで回路基板側へ押圧し、この状態でＡｕバンプに対し熱や超音波振動等を印加し、Ａｕバンプを接続パッドに熱圧着することにより電子部品素子の実装が行なわれている。
【０００４】
また、上述した従来の実装プロセスでは、キャリア上に載置している複数の回路基板を真空吸着器等を用いて１個ずつ取り出した上、これをステージ上に固定し、電子部品素子の実装作業が終わった後で、回路基板を再びキャリア上に戻し、次のプロセスへと移送するようにしていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来の実装方法においては、回路基板の固定に真空吸着器が用いられており、近時の回路基板の小型化に対応するには、支持面に設けられる吸着穴の大きさを回路基板のサイズに応じた小さな穴に設計する必要がある。
【０００６】
しかしながら、真空吸着器の吸着穴が小さくなると、吸着力が著しく低下することとなるため、回路基板を強固に固定するのに必要な吸着力を得ることが困難になってしまい、特にＡｕバンプの熱圧着に際して超音波振動等を印加する場合には、振動によって電子部品素子と回路基板との間に位置ズレを生じ、Ａｕバンプを良好に接合することが不可となる欠点を有していた。
【０００７】
そこで上記欠点を解消するために、電子部品素子の実装時、回路基板の一主面をボンディングヘッドと押さえ機構で電子部品素子と共に押圧することが提案されている。
【０００８】
しかしながら、回路基板と電子部品素子とを同時に押圧した場合、これらの部材を押圧する際の衝撃等によって回路基板−電子部品素子間に位置ズレを生じることがあり、しかもこの場合、超音波振動は回路基板に対しても印加されることから、熱圧着作業中、回路基板−電子部品素子間のズレ量が超音波振動によって徐々に拡大してしまい、結局、Ａｕバンプを接続パッドに正確に接合することが不可となる欠点が誘発される。
【０００９】
また近時の電子装置の小型化に伴い、極めて精密なボンディング精度が要求されており、そのためにはボンディングヘッドと押さえ治具との位置関係をより高い精度で制御しなければならなくなってきている。
【００１０】
更に上述した従来の実装方法では、回路基板をキャリアから１個ずつ取り出して電子部品素子を実装するようにしているため、作業効率が極めて悪く、電子装置の生産性向上に供することが困難であった。
【００１１】
本発明は上記欠点に鑑み案出されたもので、その目的は、電子部品素子のＡｕバンプを回路基板の接続パッドに対して良好に接合することが可能で、かつ、作業効率ならびに生産性に優れた電子部品素子の実装方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子部品素子の実装方法は、電子部品素子が載置される実装領域と非実装領域とに区画された回路基板をキャリアの一主面に設けた複数の凹部内に個々に収容してステージに載置する工程と、前記回路基板の上面のうち非実装領域を押さえ治具でもって下方に押圧する工程と、前記押さえ治具で前記回路基板を押圧した状態のまま、下面にＡｕバンプを有した電子部品素子をボンディングヘッドで保持して前記回路基板の実装領域に載置するとともに、前記電子部品素子の上面を前記ボンディングヘッドで押圧しつつ前記電子部品素子のＡｕバンプに熱を印加して前記Ａｕバンプを前記回路基板の接続パッドに熱圧着する工程とを含む電子部品素子の実装方法であって、前記凹部の底面に外部の真空ポンプ部に連通される吸着穴を設けるとともに、前記回路基板を前記吸着穴上に載置することにより前記凹部の底面に真空吸着し、前記Ａｕバンプの熱圧着に際し、前記押さえ治具と前記ボンディングヘッドとを非接触にした状態で、前記Ａｕバンプに対して前記ボンディングヘッドより超音波振動を印加することを特徴とするものである。
【００１３】
また本発明の電子部品素子の実装方法は、上記構成において、前記ボンディングヘッド及び前記押さえ治具を機構的に連結しており、かつ、前記電子部品素子の実装に際して、前記押さえ治具が下降動作を開始してから前記回路基板上面の押圧を開始するまでの間、前記ボンディングヘッド及び前記押さえ治具の下降動作も連動して行なわせるとともに、前記押さえ治具が前記回路基板上面の押圧を開始した後、前記ボンディングヘッドの下降動作のみを継続させて前記電子部品素子を前記回路基板上に載置することを特徴とするものである。
【００１４】
また本発明の電子部品素子の実装方法は、上記各構成において、前記回路基板に対する前記押さえ治具の押圧力と前記電子部品素子に対する前記ボンディングヘッドの押圧力とを独立して設定することを特徴とするものである。
【００１５】
また本発明の電子部品素子の実装方法は、上記各構成において、前記ボンディングヘッドで保持した前記電子部品素子を前記回路基板上に載置するタイミングを前記押さえ治具が前記回路基板上面の押圧を開始するタイミングよりも遅らせるように前記押さえ治具及び前記ボンディングヘッドの動作を制御し連動させることを特徴とするものである。
【００１６】
本発明の実装方法によれば、まず回路基板の非実装領域を押さえ治具で押圧した後、電子部品素子を回路基板の実装領域に搭載するようにしたことから、電子部品素子のＡｕバンプを接続パッドに熱圧着する際に、回路基板を良好かつ強固に固定して回路基板−電子部品素子間の位置ズレを有効に防止することができ、Ａｕバンプを回路基板の接続パッドに対して良好に接合することが可能となる。
また本発明の実装方法によれば、Ａｕバンプの熱圧着に際し、Ａｕバンプに対してボンディングヘッドより超音波振動を印加するようにすれば、回路基板−電子部品素子間に大きな位置ズレが発生することなく、Ａｕバンプを接続パッドに対して短時間で効率良く接合することができる。
【００１７】
更に本発明の実装方法によれば、ボンディングヘッドと押さえ治具を機構的に連結させ、電子部品素子の実装に伴う両者の上下移動を一部連動させて行なうようにすることにより、ボンディングヘッドと押さえ治具の相対位置制御を精度良く、しかも高速に行なうことができるようになり、小型の回路基板を用いる場合であっても作業効率が低下することなく精密で確実なボンディングを行なうことが可能となる。
【００１８】
また更に本発明の実装方法によれば、回路基板に対する押さえ治具の押圧力と電子部品素子に対するボンディングヘッドの押圧力とを独立して設定可能とすることにより、回路基板及び電子部品素子に対して、回路基板の固定、並びにＡｕバンプの熱圧着に適した強さの押圧力を印加することができる。従って、Ａｕバンプの熱圧着に超音波振動等を利用する場合であっても押さえ治具の押圧力を回路基板の固定に必要な強さに調整することができ、ボンディングの作業性を良好となすことができる利点もある。
【００１９】
更にまた本発明の実装方法によれば、ボンディングヘッドで保持した電子部品素子を回路基板上に載置するタイミングを押さえ治具によって回路基板を押圧するタイミングよりも遅らせるようにしたことから、回路基板の位置ズレが発生することなく、電子部品素子を回路基板の所定の位置に確実に載置することができる。
【００２０】
また更に本発明の実装方法によれば、キャリアの凹部に回路基板を収容した状態のまま、電子部品素子を回路基板上に搭載することにより、電子部品素子の実装作業を極めて効率良く行なうことができるようになる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の実装方法により製作した電子装置の断面図であり、１は回路基板、３は接続パッド、４は電子部品素子、５はＡｕバンプである。
【００２２】
前記回路基板１は、セラミック材料やガラス−セラミック材料等によって矩形状をなすように形成されており、該回路基板１の上面には、その内側に後述する電子部品素子４を収容するための矩形状の枠体２が回路基板１の外周に沿って一体的に取着されている。
【００２３】
前記回路基板１及び枠体２の上面及び内部には、図示しない回路配線やビアホール等が所定パターンに設けられており、また前記枠体２の内側に位置する回路基板１の上面には電子部品素子４のＡｕバンプ５が熱圧着される複数個の接続パッド３が設けられている。
【００２４】
前記回路基板１は、その一主面（上面）が、電子部品素子４が実装される実装領域と、それ以外の領域（非実装領域）とに区画されており、かかる一主面で枠体２や電子部品素子４等を支持するための支持母材として機能する。尚、前記回路基板１の他主面（下面）には、回路基板１をマザーボード等の外部配線板に搭載する際、回路基板１の回路配線等をマザーボード等の配線導体に電気的に接続するための端子電極（図示せず）が設けられる。
【００２５】
かかる回路基板１は、ガラス−セラミック材料から成る場合、セラミック成分としてクリストバライト、石英、コランダム（αアルミナ）、ムライト、コージェライト等の絶縁セラミック材料やＭｇＴｉＯ_３、ＣａＴｉＯ_３、ＢａＴｉＯ_３、ＴｉＯ_２等の誘電体セラミック材料，Ｎｉ−Ｚｎフェライト、Ｍｎ−Ｚｎフェライト等の磁性体セラミック材料等が、またガラス成分としてはＢ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｎＯ、アルカリ土類酸化物を含むガラスフリット等が用いられ、これらのセラミック材料やガラス材料に有機溶剤等を添加・混合して得た所定のセラミックグリーンシートを複数層、積層した上、これをプレス成形し、更に高温で焼成することによって回路基板１及び枠体２が一体的に形成される。
【００２６】
また、回路基板１及び枠体２の上面や内部に設けられる回路配線やビアホールは、先に述べた回路基板１の形成時、セラミックグリーンシート間、或いはセラミックグリーンシートに予め設けておいた貫通孔の内部に、例えばＡｇ、Ｗ、Ｎｉ、Ａｕ等の金属を含む導電材料を介在もしくは充填させておき、これらをセラミックグリーンシートの焼成時に同時に焼成することによって形成される。
【００２７】
尚、前記セラミックグリーンシートの厚みは例えば２０μｍ〜３００μｍに、回路基板１等に設けられる回路配線の厚みは例えば５μｍ〜２５μｍに設定され、またビアホールの内部に充填されるビアホール導体の直径は例えば５０μｍ〜３００μｍに設定される。
【００２８】
そして上述した回路基板１の一主面で、枠体２の内側には、電子部品素子４が搭載されている。
【００２９】
前記電子部品素子４としては、半導体素子や圧電素子，フィルタ，コンデンサ等の電子部品素子が用いられ、このような電子部品素子４の下面には、金（Ａｕ）もしくは金を主成分とする金属により略球状をなすように形成されたＡｕバンプ５が複数個、設けられている。
【００３０】
かかる電子部品素子４は一般にフリップチップと呼ばれており、従来周知のフェースダウンボンディング、即ち、電子部品素子４の下面に設けられている複数個のＡｕバンプ５を、回路基板１上の対応する接続パッド３に個々に熱圧着させて接合することにより回路基板１上の所定位置に搭載される。
【００３１】
そして、上述した電子装置は、マザーボード等の外部配線板上に搭載された上、携帯電話やパーソナルコンピュータ等の電子デバイスに組み込まれることによって電子装置として機能する。
【００３２】
次に上述した電子装置の電子部品素子４を回路基板１上に実装する方法について図２、図３及び図４を用いて説明する。尚、図２は本発明の一実施形態に係る実装方法を説明するための工程毎の断面図、図３は本発明の実装方法に用いられる実装装置の押さえ治具とボンディングヘッドとの位置関係を示す平面図、図４は本発明の実装方法に用いられる実装装置の側面図である。
【００３３】
（１）まず、図２（ａ）に示す如く、一主面に枠体２を取着した回路基板１を準備し、これをステージ１０上に配設したキャリア１１の凹部１２内に載置する。
【００３４】
前記回路基板１は、前述した如く、その一主面を、電子部品素子４が載置される実装領域と、枠体２等が取着される非実装領域とに区画してあり、先に述べた製法によって製作される。
【００３５】
一方、前記ステージ１０は、その上面でキャリア１１を支持するためのものであり、その内部には、後述する電子部品素子４のＡｕバンプ５を回路基板１の接続パッド３に対して熱圧着するのに必要な所定の熱エネルギーを発生させるためヒータが内蔵され、このようなヒータによって電子部品素子４のＡｕバンプ５を例えば１８０℃の温度で加熱する。
【００３６】
また前記ステージ１０上に配設するキャリア１１は、その一主面（上面）に設けた凹部１２内に電子部品素子４が収容されるようになっており、該凹部１２の開口部は回路基板１よりも若干大きめのサイズ、具体的には回路基板１の外形よりも縦方向及び横方向に０．２ｍｍ程大きく形成されている。
【００３７】
本実施形態においては、キャリア１１の凹部底面に、外部の真空ポンプ等に接続・連通されている吸着穴２０を設けてあり、この吸着穴で回路基板１の他主面（図中の下面）を真空吸着することにより回路基板１をキャリア１１の所定位置に仮固定している。
【００３８】
（２）次に、図２（ｂ）に示す如く、実装装置の押さえ治具１３で、回路基板１の非実装領域を下方（ステージ１０側）に押圧し、電子部品素子４の圧着作業が完了するまでの間、この状態を維持する。
【００３９】
前記押さえ治具１３は、枠体２と同様の矩形状をなすように形成され、その中央部には、後述する（３）の工程でボンディングヘッド１４で保持した電子部品素子４を上下方向に通過させるための貫通穴１３ａが設けられており、回路基板１の非実装領域、具体的には、枠体２の上面を押圧するようになっている。
【００４０】
尚、前記枠体２が押さえ治具１３より受ける荷重は例えば１２００ｇｆ〜２５００ｇｆに設定され、かかる押圧力と前述の吸着力とによって、回路基板１を凹部１２内の所定位置に固定することとなる。
【００４１】
そしてこのような実装装置の押さえ治具１３とボンディングヘッド１４は、連結アーム２２によって機構的に連結しており、押さえ治具１３とボンディングヘッド１４はＺ軸駆動部２１によって鉛直軸方向の上下運動が一部連動して動作するように、具体的には、押さえ治具１３が下降動作を開始してから回路基板上面の押圧を開始するまでの間はボンディングヘッド１４と押さえ治具１３の下降動作が連動して行なわれ、押さえ治具１３が回路基板上面の押圧を開始した後はボンディングヘッド１４の下降動作のみが継続して行なわれ、このような一連の動作を経て電子部品素子４を回路基板１上に実装するようになっている。
【００４２】
このような実装装置を用いて電子部品素子の実装作業を行なうことにより、ボンディングヘッド１４と押さえ治具１３の相対位置制御を精度良く、しかも高速に行なうことができるようになり、小型の回路基板１を用いる場合であっても作業効率が低下することなく精密で確実なボンディングを行なうことが可能となる。
【００４３】
（３）次に、図２（ｃ）に示す如く、ボンディングヘッド１４で電子部品素子４を保持し、これを押さえ機構１３によって固定している回路基板１の実装領域に載置する。
【００４４】
前記ボンディングヘッド１４には、その下面に外部の真空ポンプ等に接続し連通させている吸着穴が設けられており、かかるボンディングヘッド１４で電子部品素子４を真空吸着することにより電子部品素子４をボンディングヘッド１４の下端部に保持する。
【００４５】
このボンディングヘッド１４も昇降自在に可動して、先に述べた押さえ治具１３と連動するように、即ち、押さえ治具１３によって回路基板１を押圧するタイミングから所定時間経過した後で電子部品素子４を回路基板１上に載置するように下降動作を制御してあり、このとき、電子部品素子４は押さえ治具１３によってしっかりと固定した回路基板１に対して位置合わせするため、回路基板１に対する電子部品素子４の位置合わせがより正確に行なわれることとなる。
【００４６】
尚、前記電子部品素子４は、その下面に複数個のＡｕバンプ５を有しており、これらのＡｕバンプ５を回路基板１の対応する接続パッド３と当接するようにして回路基板１に位置合わせする。また前記電子部品素子４の位置合わせは、従来周知の画像認識技術等を採用し、ＸＹ軸駆動部２３をＸ−Ｙ方向に移動することによって行なう。
【００４７】
（４）次に、電子部品素子４の上面をボンディングヘッド１４で下方に押圧しつつ、電子部品素子４のＡｕバンプ５に熱と超音波振動とを印加し、これによって電子部品素子４のＡｕバンプ５を回路基板１の接続パッド３に接合する。
【００４８】
このとき、電子部品素子４がボンディングヘッド１４から受ける荷重の大きさは徐々に増大するように制御され、例えば電子部品素子４への荷重が１０ｇｆに到達した時点で超音波振動の印加を開始し、また荷重が５０ｇｆに到達した時点で超音波振動の印加を終了するとともに、ボンディングヘッド１４による押圧力の印加を解除する。
【００４９】
また一方、Ａｕバンプ５に対して印加する熱は、ステージ１０に内蔵しておいたヒータより供給されるようになっており、このような熱とボンディングヘッド１４からの押圧力と超音波振動とをＡｕバンプ５に対して同時に印加することにより、Ａｕバンプ５を回路基板１の接続パッド３に対し短時間で効率良く熱圧着する。
【００５０】
この場合、回路基板１は、電子部品素子４を載置する前より押さえ治具１３でキャリア１１上の所定位置に良好に固定しており、電子部品素子４を載置する際の衝撃やＡｕバンプ５を熱圧着する際の超音波振動等によって回路基板１−電子部品素子４間に大きな位置ズレを生じることはないことから、Ａｕバンプ５を回路基板１の接続パッド３に対して良好に接合することができる。
【００５１】
しかも、この場合、回路基板１に対する押さえ治具１３の押圧力と電子部品素子４に対するボンディングヘッド１４の押圧力は、個々に独立して設定可能としていることから、回路基板１及び電子部品素子４に対してそれぞれの固定に適した強さの押圧力を印加することができ、従って、本実施形態のように回路基板１に対して超音波振動を印加する場合であっても回路基板１に対する押圧力を強める等して押圧力を最適な強さに調整しておけば、回路基板１−電子部品素子４間の位置ズレを確実に防止することができ、ボンディングの作業性を良好となすことができる。
【００５２】
また、ここでキャリア１１の一主面（上面）には、図５に示すような複数の凹部１２が形成されており、複数の回路基板１はキャリア１１の各凹部１２に収容された状態でステージ１０に移載され、しかる後、キャリア１１上に配された各回路基板１の上面に電子部品素子４を実装するようになっている。この場合、移載不良が発生することは殆どなく、ボンディング作業の効率化を図ることもできる。
【００５３】
尚、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更・改良等が可能である。
【００５４】
また上述の実施形態において回路基板１の一主面に取着した枠体２の上部を樹脂材や蓋体で封止するようにしても構わない。
【００５５】
更に上述の実施形態においては電子部品素子４を内部に収容するための枠体２を回路基板１の一主面に一体的に取着するようにしたが、枠体２の存在しない回路基板上に電子部品素子を実装する場合にも上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５６】
【発明の効果】
本発明の実装方法によれば、まず回路基板の非実装領域を押さえ治具で押圧した後、電子部品素子を回路基板の実装領域に搭載するようにしたことから、電子部品素子のＡｕバンプを接続パッドに熱圧着する際に、回路基板を良好かつ強固に固定して回路基板−電子部品素子間の位置ズレを有効に防止することができ、Ａｕバンプを回路基板の接続パッドに対して良好に接合することが可能となる。
また本発明の実装方法によれば、Ａｕバンプの熱圧着に際し、Ａｕバンプに対してボンディングヘッドより超音波振動を印加するようにすれば、回路基板−電子部品素子間に大きな位置ズレが発生することなく、Ａｕバンプを接続パッドに対して短時間で効率良く接合することができる。
【００５７】
更に本発明の実装方法によれば、ボンディングヘッドと押さえ治具を機構的に連結させ、電子部品素子の実装に伴う両者の上下移動を一部連動させて行なうようにすることにより、ボンディングヘッドと押さえ治具の相対位置制御を精度良く、しかも高速に行なうことができるようになり、小型の回路基板を用いる場合であっても作業効率が低下することなく精密で確実なボンディングを行なうことが可能となる。
【００５８】
また更に本発明の実装方法によれば、回路基板に対する押さえ治具の押圧力と電子部品素子に対するボンディングヘッドの押圧力とを独立して設定可能とすることにより、回路基板及び電子部品素子に対して、回路基板の固定、並びにＡｕバンプの熱圧着に適した強さの押圧力を印加することができる。従って、Ａｕバンプの熱圧着に超音波振動等を利用する場合であっても押さえ治具の押圧力を回路基板の固定に必要な強さに調整することができ、ボンディングの作業性を良好となすことができる利点もある。
【００５９】
更にまた本発明の実装方法によれば、ボンディングヘッドで保持した電子部品素子が回路基板上に載置するタイミングを押さえ治具によって回路基板を押圧するタイミングよりも遅らせるようにしたことから、回路基板の位置ズレが発生することなく、電子部品素子を回路基板の所定の位置に確実に載置することができる。
【００６０】
また更に本発明の実装方法によれば、キャリアの凹部に回路基板を収容した状態のまま、電子部品素子を回路基板上に搭載することにより、電子部品素子の実装作業を極めて効率良く行なうことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実装方法により製作した電子装置の断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は本発明の一実施形態に係る実装方法を説明するための工程毎の断面図である。
【図３】本発明の実装方法に使用される実装装置の押さえ治具とボンディングヘッドの位置関係を示す平面図である。
【図４】本発明の実装方法に用いられる実装装置の構成を示す図である。
【図５】本発明の実装方法に用いられるキャリヤの外観斜視図である。
【符号の説明】
１・・・回路基板
２・・・枠体
３・・・接続パッド
４・・・電子部品素子
５・・・Ａｕバンプ
１０・・・ステージ
１１・・・キャリア
１２・・・凹部
１３・・・押さえ治具
１４・・・ボンディングヘッド
２１・・・Ｚ軸駆動部
２２・・・連結アーム
２３・・・ＸＹ駆動部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for mounting an electronic component element such as a semiconductor element or a piezoelectric element on a circuit board by face-down bonding.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, face-down bonding has been employed for mounting electronic component elements such as semiconductor elements and piezoelectric elements on a circuit board.
[0003]
If such a face-down bonding electronic component element of the mounting rows of it in, secure the circuit board in which a large number of circuit lines is provided on the stage, on one main surface thereof, have a plurality of Au bumps on a lower surface the flip-chip-type electronic component element, Au bumps mounted on the circuit board in the so that to contact the connection pads of the corresponding circuit wiring to Rutotomoni, the electronic component element in the bonding head to the circuit board side pressed, heat or ultrasonic vibration is applied to the Au bump in this state, mounting of the electronic component element is carried out by Rukoto to thermocompression bonding Au bumps to the connection pads.
[0004]
Further, in the conventional mounting process described above, after having taken out a plurality of circuit boards that are placed on the carrier one by one by using a vacuum suction or the like, which was fixed on the stage, mounting of the electronic component element After the work was completed, the circuit board was returned to the carrier again and transferred to the next process.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the conventional mounting method described above, a vacuum suction device is used for fixing the circuit board, and in order to cope with the recent miniaturization of the circuit board, the size of the suction hole provided on the support surface is reduced. It is necessary to design a small hole according to the size of the circuit board.
[0006]
However, if the suction hole of the vacuum suction device is reduced, the suction force will be significantly reduced, making it difficult to obtain the suction force necessary to firmly fix the circuit board. when applying ultrasonic vibration or the like during thermocompression bonding, misaligned between the electronic component element and the circuit board due to vibration, had the disadvantage of Rukoto becomes impossible to satisfactorily bond the Au bump .
[0007]
Therefore in order to solve the above drawbacks, when mounting electronic component devices, it has been proposed to press the one main surface of the circuit board by a bonding head and pressing of example mechanism with electronic component element.
[0008]
However, when the circuit board and the electronic component element are pressed at the same time, positional displacement may occur between the circuit board and the electronic component element due to an impact or the like when pressing these members. Since it is also applied to the circuit board, the amount of displacement between the circuit board and the electronic component element gradually expands due to ultrasonic vibration during the thermocompression bonding operation, and eventually the Au bump is accurately bonded to the connection pad. drawback to Rukoto is impossible is induced.
[0009]
Also with the miniaturization of recent electronic devices, have no longer to be controlled in a very precise bonding accuracy has been required, higher accuracy the positional relationship between the bonding head and the press of example jig for its ing.
[0010]
Further, in the conventional mounting method described above, the circuit boards are taken out from the carrier one by one and the electronic component elements are mounted, so that the working efficiency is extremely poor and it is difficult to improve the productivity of the electronic device. It was.
[0011]
The present invention has been made in view of the above drawbacks, and its object is capable you to satisfactorily bond the Au bump of the electronic component element to the connection pads of the circuit board, and the working efficiency and productivity Another object of the present invention is to provide a method for mounting an electronic component element that is superior to the above.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
According to the electronic component element mounting method of the present invention, the circuit board partitioned into the mounting area and the non-mounting area on which the electronic component element is placed is individually accommodated in a plurality of recesses provided on one main surface of the carrier. a step you placed on the stage Te, a step of pressing down the non-mounting region of the upper surface of the circuit board with a press of example jig, remain to press said circuit board by the pressing jig, It said circuit board mounted on the mounting region to Rutotomoni holding an electronic component element having an Au bump on the lower surface at the bonding head, Au of the electronic component said electronic component element a top while pressing by the bonding head device the mounting method of the electronic component device comprising the steps you thermocompression bonding the Au bump to the connection pads of the circuit board by applying heat to the bumps, communicates with the outside of the vacuum pump on the bottom of the recess Suction holes are provided Rutotomoni, vacuum suction the circuit board on the bottom surface of the recess by mounting the suction on the hole, upon thermocompression bonding of the Au bumps, and the said bonding head and the push of example jig to the non-contact state and is characterized that you applying ultrasonic vibration from the bonding head relative to the Au bump.
[0013]
The mounting method of the electronic component device of the present invention having the above structure, the which the bonding head and the press of example jig mechanically coupled and, upon mounting of the electronic component element, the push of example Osamu during ingredients from the start of the lowering operation until the start of pressing of the circuit board top surface, the bonding head and the press of example also downward movement of the jig to perform in conjunction Rutotomoni, the push of example jig after There has started the pressing of said circuit board upper surface is the electronic component device by continued downward movement only of the bonding head which is characterized and placed to Turkey on the circuit board.
[0014]
The mounting method of the electronic component device of the present invention, in the above-mentioned respective structures, to set independently and the pressing force of the bonding head against the pressing force of the pressing of example jig for said circuit board and the electronic component element It is characterized by this.
[0015]
The mounting method of the electronic component device of the present invention, in the above configuration, pressing the said when to mount the electronic component device held by the bonding head on the circuit board holding jig of the circuit board top surface is characterized in that the Ru said push of example jig and said to delay than when to start and control the operation of the bonding head is interlocked.
[0016]
According to the mounting method of the present invention, after the non-mounting region of the circuit board is first pressed with a press of example jig, the electronic component element because it has to be mounted in the mounting area of the circuit board, Au electronic component element When thermobonding the bump to the connection pad, the circuit board can be fixed firmly and firmly to effectively prevent the positional deviation between the circuit board and the electronic component element. Can be bonded well.
According to the mounting method of the present invention, upon thermocompression bonding of Au bumps, when to apply the ultrasonic vibration from the bonding head relative to the Au bump, the circuit board - a large misalignment will occur between the electronic component element without Rukoto can it to efficiently joined in a short time Au bump to the connection pads.
[0017]
Further, according to the mounting method of the present invention, the bonding head and the press of example jig mechanically by connecting, in conjunction partially vertical movement therebetween due to the mounting of the electronic component element by the row of Migihitsuji , the bonding head and pressing of example the relative position control of the tool accurately, yet will be able to line a Ukoto speed, precision without having to decrease the working efficiency even when using a small circuit board in secure bonding of the row Ukoto becomes possible.
[0018]
Still further according to the mounting method of the present invention, by enabling independently setting a pressing force of the bonding head against the pressing force and the electronic component element of the push of example jig with respect to the circuit board, the circuit board and the electronic component element On the other hand, a pressing force having a strength suitable for fixing the circuit board and thermocompression bonding of the Au bumps can be applied. Therefore, a case of utilizing the ultrasonic vibration to the thermocompression bonding of Au bumps also can adjust the pressing force of the push of example jig fixing strength required of the circuit board, the work of bonding There is also an advantage that it can be made good.
[0019]
According to still further implementation of the present invention, it has to be delayed than when to press the circuit board by the when to place the electronic component device held by the bonding head on the circuit board press of example jig from without having to generate positional deviation of the circuit board, the electronic component element can be reliably placed on the predetermined position of the circuit board.
[0020]
Still further according to the mounting method of the present invention, in the state in which housing the circuit board in the recess of the carrier, by mounting the electronic component element on a circuit board, it very efficiently rows mounting operation of the electronic component element Will be able to.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view of an electronic device manufactured by the mounting method of the present invention, wherein 1 is a circuit board, 3 is a connection pad, 4 is an electronic component element, and 5 is an Au bump.
[0022]
The circuit board 1 is formed in a rectangular shape by a ceramic material, a glass-ceramic material, or the like, and a rectangular shape for accommodating an electronic component element 4 to be described later is provided on the upper surface of the circuit board 1. A frame 2 having a shape is integrally attached along the outer periphery of the circuit board 1.
[0023]
Circuit wirings and via holes (not shown) are provided in a predetermined pattern on the upper surface and inside of the circuit board 1 and the frame body 2, and an electronic component is disposed on the upper surface of the circuit board 1 located inside the frame body 2. A plurality of connection pads 3 to which the Au bumps 5 of the element 4 are thermocompression-bonded are provided.
[0024]
The circuit board 1 has one main surface (upper surface) partitioned into a mounting region in which the electronic component element 4 is mounted and a region other than that (non-mounting region). 2 and the electronic component element 4 and the like. When the circuit board 1 is mounted on an external wiring board such as a mother board, the circuit wiring of the circuit board 1 is electrically connected to a wiring conductor such as the mother board on the other main surface (lower surface) of the circuit board 1 . A terminal electrode (not shown) is provided.
[0025]
When the circuit board 1 is made of a glass-ceramic material, an insulating ceramic material such as cristobalite, quartz, corundum (α-alumina), mullite, cordierite or the like as a ceramic component, MgTiO ₃ , CaTiO ₃ , BaTiO ₃ , TiO ₂ or the like is used. Dielectric ceramic materials, magnetic ceramic materials such as Ni—Zn ferrite, Mn—Zn ferrite, etc., and glass components include B ₂ O ₃ , SiO ₂ , Al ₂ O ₃ , ZnO, alkaline earth oxides A glass frit is used, and a plurality of layers of a predetermined ceramic green sheet obtained by adding and mixing an organic solvent or the like to these ceramic materials or glass materials are laminated, press-molded, and fired at a higher temperature. As a result, the circuit board 1 and the frame 2 are integrally formed.
[0026]
Further, the circuit wiring and via holes provided on the upper surface and inside of the circuit board 1 and the frame 2 are through holes previously provided in the ceramic green sheets or between the ceramic green sheets when the circuit board 1 is formed. A conductive material containing, for example, a metal such as Ag, W, Ni, Au, or the like is interposed or filled therein, and these are fired at the same time as firing the ceramic green sheet.
[0027]
The thickness of the ceramic green sheet is set to 20 μm to 300 μm, for example, the thickness of the circuit wiring provided on the circuit board 1 or the like is set to 5 μm to 25 μm, for example, and the diameter of the via hole conductor filled in the via hole is 50 μm It is set to ˜300 μm.
[0028]
An electronic component element 4 is mounted on the inner surface of the frame 2 on one main surface of the circuit board 1 described above.
[0029]
As the electronic component element 4, an electronic component element such as a semiconductor element, a piezoelectric element, a filter, or a capacitor is used. On the lower surface of the electronic component element 4, gold (Au) or a metal mainly composed of gold is used. A plurality of Au bumps 5 are formed so as to form a substantially spherical shape.
[0030]
Such an electronic component element 4 is generally called a flip chip, and conventionally known face-down bonding, that is, a plurality of Au bumps 5 provided on the lower surface of the electronic component element 4 correspond to the circuit board 1. individually they are thermally bonded to the connection pads 3 is mounted on a predetermined position on the circuit board 1 by Rukoto be joined.
[0031]
The electronic device described above functions as an electronic device by being mounted on an external wiring board such as a mother board and being incorporated in an electronic device such as a mobile phone or a personal computer.
[0032]
Next, a method of mounting the electronic component element 4 of the electronic device described above on the circuit board 1 will be described with reference to FIGS. Incidentally, FIG. 2 is a sectional view of each step for explaining a mounting method according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a push of example jig and bonding head of the mounting apparatus used for mounting method of the present invention FIG. 4 is a side view of a mounting apparatus used in the mounting method of the present invention.
[0033]
(1) First, as shown in FIG. 2A, a circuit board 1 having a frame 2 attached to one main surface is prepared and placed in a recess 12 of a carrier 11 disposed on a stage 10. you location.
[0034]
As described above, the circuit board 1 has one main surface partitioned into a mounting area where the electronic component element 4 is placed and a non-mounting area where the frame body 2 and the like are attached. Manufactured by the described manufacturing method.
[0035]
On the other hand, the stage 10 is for supporting the carrier 11 on its upper surface, and an Au bump 5 of an electronic component element 4 to be described later is thermocompression bonded to the connection pad 3 of the circuit board 1 in the inside thereof . In order to generate the predetermined thermal energy required for heating, a heater is built in, and the Au bump 5 of the electronic component element 4 is heated at a temperature of, for example, 180 ° C. by such a heater.
[0036]
Carrier 11 you arranged on the stage 10 also is adapted to an electronic component device 4 is accommodated in a recess 12 provided on one main surface thereof (upper surface), the opening of the recess 12 is the circuit The size is slightly larger than that of the substrate 1. Specifically, the size is 0.2 mm larger than the outer shape of the circuit substrate 1 in the vertical direction and the horizontal direction.
[0037]
In this embodiment, a suction hole 20 connected to and communicating with an external vacuum pump or the like is provided on the bottom surface of the concave portion of the carrier 11, and the other main surface of the circuit board 1 (the lower surface in the figure) through this suction hole. The circuit board 1 is temporarily fixed at a predetermined position of the carrier 11 by vacuum suction.
[0038]
(2) Next, as shown in FIG. 2 (b), in press of example jig 13 of the mounting device presses the non-mounting region of the circuit board 1 to the lower (stage 10 side), crimping the electronic element 4 until the work is complete, it maintains this state.
[0039]
The push of example jig 13 is formed so as to form a similar rectangular frame body 2, in its central part, the electronic component element 4 held by the bonding head 14 in the step described later (3) A through hole 13 a for passing in the vertical direction is provided, and the non-mounting area of the circuit board 1, specifically, the upper surface of the frame body 2 is pressed.
[0040]
The load the frame 2 is to receive from the pressing of example jig 13 is set to, for example 1200Gf～2500gf, with such pressing force by the suction force of above and attach the circuit board 1 to a predetermined position in the recess 12 It will be.
[0041]
The press of example jig 13 and the bonding head 14 in such a mounting apparatus is mechanistically linked by a connecting arm 22, a vertical axis by pressing of example jig 13 and the bonding head 14 is a Z-axis driving unit 21 as the direction of vertical motion operates in conjunction part, specifically, between the push of example jig 13 starts to lowering operation to the start of the pressing of the circuit board top surface and the bonding head 14 downward movement of the push of example jig 13 is performed in conjunction with, press of example jig 13 is after the start of the pressing of the circuit board top surface continuously performed only downward movement of the bonding head 14, like this It has become so that you mounted on the circuit board 1 the electronic element 4 through a series of operations.
[0042]
The rows that Ukoto the mounting work of the electronic component device using such a mounting apparatus, accurately the relative position control of the bonding head 14 and the push of example jig 13, moreover to allow rows that Ukoto fast it becomes possible precise and reliable bonding lines of Ukoto without having to decrease the working efficiency even in the case of using the circuit board 1 compact.
[0043]
(3) Next, as shown in FIG. 2 (c), holding the electronic component element 4 by a bonding head 14, placed on the mounting area of the circuit board 1 that secure this by pressing of example mechanism 13 .
[0044]
Wherein the bonding head 14, the electronic component element 4 by the connected to the lower surface to an external vacuum pump and suction holes is provided that communicates, to vacuum suck the electronic component element 4 in such a bonding head 14 that holds the the lower end of the bonding head 14.
[0045]
The bonding head 14 is also vertically movable by the movable, to work with pressing of example jig 13 described above, i.e., a predetermined time has passed from the timing you press the circuit board 1 by pressing of example jig 13 Yes and later controls the lowering operation so placed on the electronic component element 4 a circuit board 1, this time, the electronic component device 4 whereas the circuit board 1 which firmly fixed by pressing of example jig 13 positioning to order Te, so that the alignment of the electronic component element 4 to the circuit board 1 is more accurately performed.
[0046]
Incidentally, the electronic component element 4 has a plurality of Au bumps 5 on the lower surface thereof, the circuit board 1 in the so that to contact these Au bumps 5 and the corresponding connection pads 3 of the circuit board 1 you aligned. The alignment of the electronic component element 4 employs a conventional well-known image recognition technique or the like, it row by Rukoto move the XY-axis driving unit 23 in the XY direction.
[0047]
(4) Next, heat and ultrasonic vibration are applied to the Au bumps 5 of the electronic component element 4 while pressing the upper surface of the electronic component element 4 downward with the bonding head 14, thereby Au of the electronic component element 4. Join the bumps 5 to the connection pads 3 of the circuit board 1.
[0048]
At this time, the magnitude of the load received by the electronic component element 4 from the bonding head 14 is controlled to gradually increase. For example, application of ultrasonic vibration is started when the load on the electronic component element 4 reaches 10 gf. When the load reaches 50 gf, the application of ultrasonic vibration is terminated and the application of the pressing force by the bonding head 14 is canceled.
[0049]
On the other hand, the heat you applied to Au bumps 5 is adapted to be supplied from the heater that has been built into the stage 10, the pressing force and the ultrasonic vibration from such heat and bonding head 14 by simultaneously applying the fed versus the Au bumps 5, you efficiently thermocompression bonding in a short time relative to the connection pads 3 of Au bumps 5 to the circuit board 1.
[0050]
In this case, the circuit board 1 is satisfactorily fixed to a predetermined position on the carrier 11 than before to place the electronic component element 4 with pressing of example jig 13, when you put the electronic component element 4 the impact or Au bumps 5 from that does not occur a large positional deviation between the circuit board 1 electronic component element 4 such as by ultrasonic vibration when you thermocompression bonding, Au connection pads 3 of the bumps 5 of the circuit board 1 can it to satisfactorily joined to.
[0051]
Moreover, in this case, the pressing force of the bonding head 14 against the pressing force and the electronic component device 4 of the press of example jig 13 to the circuit board 1, since you are individually independently set, the circuit board 1 and A pressing force having a strength suitable for each fixing can be applied to the electronic component element 4. Therefore, even when ultrasonic vibration is applied to the circuit board 1 as in the present embodiment. If the pressing force is adjusted to an optimum strength by increasing the pressing force on the circuit board 1, misalignment between the circuit board 1 and the electronic component element 4 can be surely prevented, and bonding workability is improved. Can be made good.
[0052]
Further, where the one main surface of the career 11 (upper surface) is formed with a plurality of recesses 12 as shown in FIG. 5, a plurality of circuit board 1 is housed in the recess 12 of the career 11 are transferred to the stage 10 in a state, thereafter, it has become so that to mount the electronic component device 4 on the upper surface of the circuit board 1 arranged on the carrier 11. In this case, transfer defects hardly occur and the efficiency of bonding work can be improved.
[0053]
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and improvements can be made without departing from the scope of the present invention.
[0054]
Moreover, you may make it seal the upper part of the frame 2 attached to one main surface of the circuit board 1 with the resin material or a cover body in the above-mentioned embodiment.
[0055]
Further although in the above-described embodiment was integrally attached to so that the frame body 2 on one main surface of the circuit board 1 for housing the electronic component element 4 inside, nonexistent circuit board of the frame 2 Even when the electronic component element is mounted thereon, the same effects as those of the above-described embodiment can be obtained.
[0056]
【The invention's effect】
According to the mounting method of the present invention, after the non-mounting region of the circuit board is first pressed with a press of example jig, the electronic component element because it has to be mounted in the mounting area of the circuit board, Au electronic component element When thermobonding the bump to the connection pad, the circuit board can be fixed firmly and firmly to effectively prevent the positional deviation between the circuit board and the electronic component element. Can be bonded well.
According to the mounting method of the present invention, upon thermocompression bonding of Au bumps, when to apply the ultrasonic vibration from the bonding head relative to the Au bump, the circuit board - a large misalignment will occur between the electronic component element without Rukoto can it to efficiently joined in a short time Au bump to the connection pads.
[0057]
Further, according to the mounting method of the present invention, the bonding head and the press of example jig mechanically by connecting, in conjunction partially vertical movement therebetween due to the mounting of the electronic component element by the row of Migihitsuji , the bonding head and pressing of example the relative position control of the tool accurately, yet will be able to line a Ukoto speed, precision without having to decrease the working efficiency even when using a small circuit board in secure bonding of the row Ukoto becomes possible.
[0058]
Still further according to the mounting method of the present invention, by enabling independently setting a pressing force of the bonding head against the pressing force and the electronic component element of the push of example jig with respect to the circuit board, the circuit board and the electronic component element On the other hand, a pressing force having a strength suitable for fixing the circuit board and thermocompression bonding of the Au bump can be applied. Therefore, a case of utilizing the ultrasonic vibration to the thermocompression bonding of Au bumps also can adjust the pressing force of the push of example jig fixing strength required of the circuit board, the work of bonding There is also an advantage that it can be made good.
[0059]
According still further to the mounting method of the present invention, it has to be delayed than when to press the circuit board by the timing electronic component device held by the bonding head you placed on the circuit board press of example jig from without having to generate positional deviation of the circuit board, the electronic component element can be reliably placed on the predetermined position of the circuit board.
[0060]
Still further according to the mounting method of the present invention, in the state in which housing the circuit board in the recess of the carrier, by mounting the electronic component element on a circuit board, it very efficiently rows mounting operation of the electronic component element Will be able to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of an electronic device manufactured by a mounting method of the present invention.
FIGS. 2A to 2D are cross-sectional views for each process for explaining a mounting method according to an embodiment of the present invention. FIGS.
3 is a plan view showing the positional relationship between the press of example jig and bonding head of the mounting apparatus is used to implement the method of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a mounting apparatus used in the mounting method of the present invention.
FIG. 5 is an external perspective view of a carrier used in the mounting method of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Circuit board 2 ... Frame 3 ... Connection pad 4 ... Electronic component element 5 ... Au bump 10 ... Stage 11 ... Carrier 12 ... Recess 13 ... press of example jig 14 ... bonding head 21 ... Z-axis driving unit 22 ... connecting arm 23 ... XY drive unit

Claims

A step you placed on the stage by individually housed electronic element more in the recess provided with a circuit board which is divided into one main surface of the carrier to the mounting region is placed and a non-mounting region,
A step of pressing down the non-mounting region of the upper surface of the circuit board with a press of example jig,
Remain to press said circuit board by the pressing jig, the circuit board mounted on the mounting region to Rutotomoni holding an electronic component element having an Au bump on the lower surface at the bonding head, the electronic component element process and you thermocompression bonding the Au bumps by applying heat to the Au bump of the electronic component device while pressing by the bonding head top surface connection pads of the circuit board
A method for mounting an electronic component element including:
While providing a suction hole that communicates with an external vacuum pump part on the bottom surface of the recess, the circuit board is placed on the suction hole to vacuum-suck to the bottom surface of the recess,
Upon thermal bonding of the Au bump, while the said bonding head and the push of example jig in a non-contact, electron characterized that you applying ultrasonic vibration from the bonding head relative to the Au bump Component element mounting method.

Wherein and the bonding head and the press of example jig mechanically coupled and, upon mounting of the electronic component element, the push of example jig pressing the circuit board top surface from the start of the lowering operation until the start, the bonding head and the press of example also downward movement of the jig to perform in conjunction Rutotomoni, after the pressing of example jig starts to press the circuit board top face, of the bonding head mounting method of the electronic component device according to claim 1, lowering operation only by continuation characterized and placed to Turkey the electronic component element on the circuit board.

Electronic component according to claim 1 or claim 2, characterized in that you set independently and the pressing force of the bonding head pressing force of the pressing of example jig for said circuit board and for the electronic component element Device mounting method.

The push of example jig and to delay than the timing said held by the bonding head electronic component wherein the timing you placed on the circuit board element pressing jig you start the pressing of the circuit board top surface mounting method of the electronic component device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that Ru is interlocked to control the operation of the bonding head.