JP4299469B2 - 超音波接合装置 - Google Patents
超音波接合装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4299469B2 JP4299469B2 JP2001014528A JP2001014528A JP4299469B2 JP 4299469 B2 JP4299469 B2 JP 4299469B2 JP 2001014528 A JP2001014528 A JP 2001014528A JP 2001014528 A JP2001014528 A JP 2001014528A JP 4299469 B2 JP4299469 B2 JP 4299469B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor chip
- ultrasonic
- holding member
- vibration
- ultrasonic horn
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
- H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
- H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/45001—Core members of the connector
- H01L2224/45099—Material
- H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
- H01L2224/45138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
- H01L2224/45144—Gold (Au) as principal constituent
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
- H01L2224/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
- H01L2224/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
- H01L2224/7525—Means for applying energy, e.g. heating means
- H01L2224/753—Means for applying energy, e.g. heating means by means of pressure
- H01L2224/75301—Bonding head
- H01L2224/75302—Shape
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
- H01L2224/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
- H01L2224/757—Means for aligning
- H01L2224/75743—Suction holding means
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/095—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00 with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials provided in the groups H01L2924/013 - H01L2924/0715
- H01L2924/097—Glass-ceramics, e.g. devitrified glass
- H01L2924/09701—Low temperature co-fired ceramic [LTCC]
Landscapes
- Wire Bonding (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品例えばＩＣチップなどの半導体チップに加圧及び超音波振動を与えて、回路形成体例えば基板に上記半導体チップを接合するフリップチップ実装用超音波接合装置に関するものである。
【０００２】
ここで、回路形成体とは、樹脂基板、紙−フェノール基板、セラミック基板、ガラス・エポキシ（ガラエポ）基板、フィルム基板などの回路基板、単層基板若しくは多層基板などの回路基板、部品、筐体、又は、フレームなど、回路が形成されている対象物を意味する。
【０００３】
【従来の技術】
図２４には、従来のフリップチップ実装装置１３０を示している。搬送装置１０２にて搬入されかつＩＣチップが接合されるべき基板（以下、「接合基板」と言う。）１０３は、加熱ステージ１０４に供給され、上記加熱ステージ１０４に基板１０３が保持及び固定され、かつ、図２５に示すように加熱ステージ１０４に接続された加熱制御装置１０７にて制御されながら加熱される。次いで、ウエハーシート１０５から取り出された１個のＩＣチップ１０６は、接合加圧装置１０１に備わる半導体チップ保持部材１１５まで順次受け渡される。
【０００４】
図２４〜図２６に示すように、このＩＣチップ１０６は、半導体チップ保持部材１１５に吸着固定され、認識動作を経て、接合基板１０３の所定位置に位置決めされる。次いで、ＩＣチップ１０６は、接合加圧装置１０１により、接合基板１０３に対して加圧及び超音波振動を与えられることにより、ＩＣチップ１０６のバンプ１０８と接合基板１０３の電極１０９とが金属接合される。上記接合加圧装置１０１は、ＩＣチップ１０６や接合基板１０３の厚み方向に上記半導体チップ保持部材１１５を移動させるとともにＩＣチップ１０６と接合基板１０３との接合のための加圧を行う加圧装置としてのボイスコイルモータ１１１を有し、上記ボイスコイルモータ１１１の駆動軸１１１ａの先端部分にはブラケット１１２が設けられ、上記ブラケット１１２には超音波ホーン１１４が取付けられている。超音波ホーン１１４の一端部には上記半導体チップ保持部材１１５が取付けられ、他端部には振動子１１３が取付けられている。上記振動子１１３には、超音波発振器１１７が接続され超音波振動を振動子１１３に発生させる。また、上記ボイスコイルモータ１１１は接合加圧制御装置１１６にて動作制御される。
【０００５】
上記超音波ホーン１１４には、その軸方向に沿って割り込みが設けられ、図２５に示すように、半導体チップ保持部材１１５は、半導体チップ保持部材１１５の軸方向に直交方向から上記割り込みにて狭持されている。なお、上述のように半導体チップ保持部材１１５はＩＣチップ１０６を吸着するため、半導体チップ保持部材１１５には吸引用配管１２４が接続されているが、上記吸引用配管１２４はブラケット１１２に支持されていない。また、超音波ホーン１０４は、上記振動子１１３が発する超音波振動の縦振動の節部１４２にあたる任置の位置をブラケット１１２でボルト１２３により割り締め締結されており、上述のように上記ブラケット１１２の上部に設置されているボイスコイルモータ１１１により加圧される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような従来の構造では、半導体チップ保持部材１１５の先端がたわみ振動によってほぼ水平方向に振動する為、滑りが発生し、ＩＣチップ１０６に対し振動が上手く伝達されず、ＩＣチップ１０６と接合基板１０３との十分な接合強度が得られなくなり、接合オープン不良を誘発する原因となっている。また、その滑りによって、ＩＣチップ１０６に半導体チップ保持部材１１５による、図２７の（Ａ），（Ｂ）に示すような、たたかれたような傷やクラック１００が発生するという問題がある。
【０００７】
更に、上述のように従来の構造では、ボイスコイルモータ１１１による加圧力が大きくなると、超音波ホーン１１４の節部１４２に半導体チップ保持部材１１５からのモーメントが働き、超音波ホーン１１４が上下方向と直交する横方向に傾き、半導体チップ保持部材１１５の先端面と接合基板１０３の接合面との間の平行度が崩れ、ＩＣチップ１０６に対し振動が上手く伝達されないという問題がある。また、超音波ホーン１１４の節部１４２に歪みが発生し、超音波ホーン１１４の共振状態が崩れ、ＩＣチップ１０６に対する振動振幅が安定せず、ＩＣチップ１０６と接合基板１０３との十分な接合強度が得られなくなり、接合オープン不良を誘発する原因となっている。
【０００８】
また、従来の構造では、超音波ホーン１１４に、その軸方向に沿って割り込みが設けられ、半導体チップ保持部材１１５は、半導体チップ保持部材１１５の軸方向に直交方向から上記割り込みにて狭持されているため、半導体チップ保持部材１１５のたわみ振動が割り込みによる狭持力の変化によって不安定となり、ＩＣチップ１０６に対する振動振幅が安定せず、ＩＣチップ１０６と接合基板１０３との十分な接合強度が得られなくなり、接合オープン不良を誘発する原因となっている。
【０００９】
更にまた、近年、電子機器の軽薄短小化に伴い電子デバイスの小型化が益々求められており、実装技術はワイヤリング方式からフリップチップ方式へと転換期を迎え、大型かつ多ピンＩＣチップでも接合可能となることが大きな課題となっている。
【００１０】
このような条件下では、接合加圧力及び超音波パワーの増大が必要となるため、従来の構成のままでは、上記接合オープン不良が激増することは明白である。
【００１１】
本発明の目的は、このような問題点を解決するためになされたもので、電子部品と基板との十分な接合強度が得られ、安定した接合を行える、フリップチップ実装用超音波接合装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
【００１８】
本発明の第１態様によれば、半導体チップに加圧及び超音波振動を与えて基板に上記半導体チップを接合する超音波接合装置において、
上記半導体チップの接合面を上記基板の接合面に対し略平行を保ちつつ保持する半導体チップ保持部材と、
上記半導体チップ保持部材に保持された上記半導体チップに、上記半導体チップの上記接合面沿いの横方向に対して斜め方向に上記超音波振動を与える超音波ホーンと、
上記超音波ホーンに上記超音波振動を与える振動子と、
上記超音波ホーンを保持し、かつ、上記半導体チップ保持部材を介して上記半導体チップに上記基板に対して加圧力を与える加圧装置と、を備え、
上記超音波ホーンの先端に、上記基板の接合面に対して直交する方向に延びる穴を設け、その穴に上記半導体チップ保持部材に設けた取付軸部を挿入し、その取付軸部にねじを設け、そのねじと該ねじにねじ込まれるナットとで上記超音波ホーンの先端に上記半導体チップ保持部材を取り外し可能に固定する、超音波接合装置を提供する。
【００１９】
本発明の第２態様によれば、上記超音波ホーン先端に、上記基板の接合面に対して直交する方向に延びる穴を設け、その穴に上記半導体チップ保持部材に設けた取付軸部を挿入し、その取付軸部に直交するように上記超音波ホーンの先端で延びるねじ穴を設け、上記ねじ穴と該ねじ穴にねじ込まれる取付ねじとで上記超音波ホーンの先端に上記半導体チップ保持部材を取り外し可能に固定する第１の態様に記載の超音波接合装置を提供する。
【００２０】
本発明の第３態様によれば、上記超音波ホーンの先端に、上記基板の上記接合面に対して垂直なねじ穴を設け、そのねじ穴に上記半導体チップ保持部材に設けた取付軸部のねじをねじ込み、上記超音波ホーンの先端に上記半導体チップ保持部材を取り外し可能に固定する第１の態様に記載の超音波接合装置を提供する。
【００２１】
本発明の第４態様によれば、上記超音波ホーンが、上記半導体チップの上記接合面沿いでかつ上下方向と直交する上記横方向に対して斜め方向に上記超音波振動を上記半導体チップに与えるとともに、
上記超音波ホーンの先端に上下方向沿いに設けられ、かつ、上記基板側の端部に上記半導体チップ保持部材を配置して上記超音波振動を伝達するたわみ振動部をさらに備えるようにした第１の態様に記載の超音波接合装置を提供する。
【００２２】
本発明の第５態様によれば、上記超音波ホーンが、上記半導体チップの上記接合面沿いでかつ上下方向と直交する上記横方向に対して斜め方向に上記超音波振動を上記半導体チップに与えるとともに、上記超音波ホーンは、上記超音波振動の縦振動の２個所の節に相当する節部で保持され、
上記超音波ホーンの上記超音波振動の縦振動の節と節との間の振動の腹に相当する部分に上下方向沿いに設けられ、かつ、上記基板側の端部に上記半導体チップ保持部材を配置して上記超音波振動を伝達するたわみ振動部をさらに備えるようにした第１の態様に記載の超音波接合装置を提供する。
【００２３】
本発明の第６態様によれば、上記超音波ホーンは、上記超音波ホーンの上記超音波振動の縦振動の２個所の節に相当する節部からリブを一度引き出し、上記リブに対して直角に曲げた取付部を上記加圧装置に保持するようにした第５の態様に記載の超音波接合装置を提供する。
【００２４】
本発明の第７態様によれば、上記超音波ホーンは、上記超音波ホーンの上記超音波振動の縦振動の２個所の節に相当する節部において、超音波ホーン１４の両側からそれぞれリブを横方向に−度引き出し、上記リブから縦振動方向に直角に折り曲げて第１折り曲げ部を形成し、上記第１折り曲げ部から更にその反対方向に直角に折り曲げて第２折り曲げ部を形成し、この第２折り曲げ部にリブを形成し、該リブに対して直角に曲げた取付部を上記加圧装置に保持するようにした第６の態様に記載の超音波接合装置を提供する。
【００２５】
本発明の第８態様によれば、上記超音波ホーンが、上記半導体チップの上記接合面沿いでかつ上下方向と直交する上記横方向に対して斜め方向に上記超音波振動を上記半導体チップに与えるとともに、
上記超音波ホーンの先端に上下方向沿いに設け、かつ、上記基板側の端部に上記半導体チップ保持部材を配置して上記超音波振動を伝達するたわみ振動部を備え、
上記基板の上記接合面に対して垂直な穴を設け、その穴に上記半導体チップ保持部材に設けた取付軸部を挿入し、その取付軸部の軸方向に対して垂直に上記たわみ振動部にねじ穴を設け、上記ねじ穴と上記ねじ穴にねじ込む取付ねじとで上記たわみ振動部に上記半導体チップ保持部材を取り外し可能に固定するようにした第４又は５の態様に記載の超音波接合装置を提供する。
【００２６】
本発明の第９態様によれば、上記超音波ホーンが、上記半導体チップの上記接合面沿いでかつ上下方向と直交する上記横方向に対して斜め方向に上記超音波振動を上記半導体チップに与えるとともに、
上記超音波ホーンの先端の上下方向沿いに設け、かつ、上記基板側の端部に上記半導体チップ保持部材を配置して上記超音波振動を伝達するたわみ振動部に、割締め穴部を設け、その割締め穴に上記半導体チップ保持部材に設けた取付軸部を挿入し、その取付軸部の軸方向に垂直に上記割締め穴部にねじ穴を設け、上記ねじ穴と上記ねじ穴にねじ込まれる上記半導体チップ保持部材を取付ねじとで上記たわみ振動部に上記半導体チップ保持部材を取り外し可能に固定する第４又は５の態様に記載の超音波接合装置を提供する。
【００２７】
本発明の第１０態様によれば、上記超音波ホーンが、上記半導体チップの上記接合面沿いでかつ上下方向と直交する上記横方向に対して斜め方向に上記超音波振動を上記半導体チップに与えるとともに、
上記超音波ホーンの先端に上下方向沿いに設け、かつ、上記基板側の端部に上記半導体チップ保持部材を配置して上記超音波振動を伝達するたわみ振動部は、上記基板の上記接合面に対し垂直な穴を設け、その先端に２０゜〜４０゜の屋根型の傾斜面を設けるとともに、
上記半導体チップ保持部材は、その先端の中心部にスリットを設け、上記半導体チップを横方向から保持する構成の上記半導体チップより少し大きめの窪みを設け、その上部に上記たわみ振動部に設けた屋根型の傾斜面の傾斜角度と大略同じ傾斜角度の傾斜面を設け、その上に取付軸部を構成し、
上記たわみ振動部と上記半導体チップ保持部材は、上記加圧装置により加圧されると、上記たわみ振動部と上記半導体チップ保持部材に設けた上記傾斜面同士が互いに当接し合い、かつ、上記スリットを狭めるように上記半導体チップ保持部材が撓むことにより上記半導体チップ保持部材の上記窪みの内面が上記半導体チップを挟み込むように構成され、
上記半導体チップ保持部材は、その取付軸部に設けた切欠部に、その取付軸部の軸方向に対して垂直に上記たわみ振動部に設けたボールプランジャが押し当てられ、上記たわみ振動部と一体的に上記半導体チップ保持部材が上方向に引き上げられるように構成されている第４又は５の態様に記載の超音波接合装置を提供する。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２９】
（第１実施形態）
図１〜図３及び図１１〜図１２に、本発明の第１実施形態にかかる超音波接合方法を実施することができるフリップチップ実装用超音波接合装置を示す。
【００３０】
図１１には、上記フリップチップ実装用超音波接合装置１を備えるフリップチップ実装装置３０の全体を示している。搬送装置２Ａにて搬入されかつ半導体チップの一例としてのＩＣチップ６が接合されるべき基板（以下、「接合基板」と言う。）３は、加熱ステージ４に供給され、上記加熱ステージ４に基板３が保持及び固定され、かつ、図１２に示すように加熱ステージ４に接続された加熱制御装置７にて制御されながら加熱される。次いで、ウエハーシート５からＩＣチップ取出装置１Ａにより吸着して取り出された１個のＩＣチップ６は、接合加圧装置１に備わる半導体チップ保持部材１５に順次受け渡される。次いで、図１１〜図１２に示すように、このＩＣチップ６は、半導体チップ保持部材５に吸着固定され、認識動作を経て、接合基板３の所定位置に位置決めされる。次いで、ＩＣチップ６は、上記フリップチップ実装用超音波接合装置１により、接合基板３に対して加圧及び超音波振動を与えられることにより、ＩＣチップ６のパッド６ａ上に予め形成された各バンプ８と接合基板３の各電極９とが金属接合される。上記接合加圧装置１は、ＩＣチップ６や接合基板３の厚み方向に上記半導体チップ保持部材５を移動させるとともにＩＣチップ６と接合基板３との接合のための加圧を行う。次いで、ＩＣチップ６が接合された接合基板３が搬送装置２Ｂにて搬出される。
【００３１】
上記フリップチップ実装用超音波接合装置１は、ＩＣチップ６に加圧及び超音波振動を与えて、ＩＣチップ６が接合されるべき基板（以下、「接合基板」と言う。）３に上記ＩＣチップ６を直接接合する超音波接合装置であって、上記ＩＣチップ６の接合面を上記基板３の接合面に対し略平行を保ちつつ保持する半導体チップ保持部材１５と、上記半導体チップ保持部材１５に保持された上記ＩＣチップ６に、上記半導体チップの上記接合面沿いの横方向であって例えば上下方向と直交する横方向に対して、斜め方向に上記超音波振動を与える超音波ホーン１４と、上記超音波ホーン１４に上記超音波振動を与える振動子１３と、上記超音波ホーン１４を保持し、かつ、上記半導体チップ保持部材１５を介して上記ＩＣチップ６に上記基板３に対して接合のための加圧力を与える加圧装置の一例としてのボイスコイルモータ１１とを備える。
【００３２】
上記ボイスコイルモータ１１は、加圧力１１１を発生するものであり、図１２に示すように接合加圧制御装置１６にて動作制御される。図１２において上記ボイスコイルモータ１１の駆動軸１１ａの下端部分には、大略逆Ｌ字状のブラケット１２が設けられ、上記ブラケット１２には、後述するように、上記超音波ホーン１４が、その長手軸方向が上下方向と直交する横方向に対して５゜〜３５゜傾斜した傾斜角度を持って取付けられている。上記傾斜角度をこのような範囲にする理由は、上記傾斜角度が５゜未満であれば、ＩＣチップにクラックが発生する可能性があり、上記傾斜角度が３５゜を越えるとＩＣチップにクラックが発生する可能性があるためである。上記傾斜角度は、ＩＣチップ接合強度の観点から、好ましくは、１５゜である。
【００３３】
この超音波ホーン１４の傾斜角度と、接合品質及び超音波特性との関係を表１に示す。
【００３４】
【表１】
【００３５】
上記表１において、ＩＣチップ接合強度、超音波振動特性、及び、総合評価における、◎は優良、○は良好、△は普通、×は悪い、−は測定せずを示す。ＩＣチップのクラックにおける、◎はクラックは全く無し、△はクラック発生率３％未満、×はクラック発生率３％以上、−は測定せず、である。
【００３６】
評価条件としては、各バンプはＡｕからなり、スタッドバンプボンディングにより形成された５０バンプ／ＩＣチップ、すなわち、１個のＩＣチップにつき５０個のバンプを有しているものてを使用する。ＩＣチップの材質はＳｉ（シリコン）であり、基板材質はセラミックでかつＡｕ電極とする。また、接合時加圧力は４０Ｎであり、超音波周波数は６３ｋＨｚとする。
【００３７】
この表の結果より、上記角度範囲が好ましいことがわかる。
【００３８】
一方、上記超音波ホーン１４の長手軸方向の一端部には上記半導体チップ保持部材１５が取付けられ、その長手軸方向の他端部には上記振動子１３が取付けられている。上記振動子１３には、図１２に示すように超音波発振器１７が接続され、超音波発振器１７により振動子１３に超音波振動を発生させるようにしている。
【００３９】
また、超音波ホーン１４は、上記振動子１３が発する超音波振動の縦振動の節部にあたる任置の位置でブラケット１２にボルト２５により割り締め締結されている。すなわち、図４に示すように、超音波ホーン４の、上記振動子１３が発する超音波振動の縦振動の節部にあたる任置の位置に両側に延びた一対の取付けフランジ１４ａ，１４ａを張り出すように超音波ホーン４に形成し、この各取付けフランジ１４ａをブラケット１２の二股に分かれた取付板１２ａにボルト２５によりそれぞれ締結することにより、超音波ホーン４の長手軸方向が上下方向と直交する横方向に対して５゜〜３５゜傾斜した傾斜角度を持ってブラケット１２に取付けられている。
【００４０】
上記超音波ホーン１４の長手軸方向の一端部に、上記半導体チップ保持部材１５が以下のようにして取付けられている。すなわち、超音波ホーン１４は、その長手軸方向の一端部に、上下方向と直交する横方向に沿いの下端面１４ｂを有し、この下端面１４ｂに、上記半導体チップ保持部材１５を固定する方法の一例としては、図３に示すように、上記半導体チップ保持部材１５が、ねじ１５１１が切られた取付軸部１５１０を有して、超音波ホーン１４の長手軸方向の上記一端部の下端面１４ｂから上方に向けて、上記半導体チップ保持部材１５の取付軸部１５１０を超音波ホーン１４の貫通穴１４ｃに貫通させて、超音波ホーン１４から上方に突出した取付軸部１５１０のねじ１５１１にナット２５１がねじ込まれることにより、超音波ホーン１４の長手軸方向の上記一端部の下端面１４ｂに上記半導体チップ保持部材１５が取り外し可能に締結固定されている。
【００４１】
上記半導体チップ保持部材１５は、ＩＣチップ６を吸着するため、半導体チップ保持部材１５の下端面に形成された多数の貫通孔には吸引用配管２４が接続され、半導体チップ保持部材１５の下端面に形成された多数の貫通孔を通じての吸引動作により半導体チップ保持部材１５の下端面にＩＣチップ６を吸着できるようにしている。上記吸引用配管２４は、ブラケット１２に支持されている。このように、図１、図２に示すように、ＩＣチップ６は、一例として、吸引用配管２４を通じて吸引される半導体チップ保持部材１５に吸着固定されているが、ＩＣチップ６は、半導体チップ保持部材１５に対して、吸着の代わりに磁力により保持されるようにしてもよい。上記半導体チップ保持部材１５の下端面は、ＩＣチップ６の材質との相性の良いものが好ましい。例えば、ＩＣチップ６の材質がシリコンの場合には上記下端面はＳＵＳ（ステンレス鋼）より構成し、ＩＣチップ６の材質がガリウム−砒素などの化合物半導体の場合には上記下端面は超鋼材料より構成するのが好ましい。
【００４２】
接合基板３は、加熱ステージ４上に吸着などにより固定される。
【００４３】
以下に、上記フリップチップ実装用の超音波接合装置を用いた超音波接合方法を説明する。
【００４４】
ＩＣチップ６は、半導体チップ保持部材１５の下端面に吸引用配管２４を通じて吸着固定され、半導体チップ保持部材１５に保持されたＩＣチップ６が、図示しない認識動作により保持姿勢が認識された後、認識結果に基き姿勢角度を補正しつつ、加熱ステージ４上に固定されかつ加熱された接合基板３の接合すべき位置に位置決めされる。
【００４５】
次いで、上記フリップチップ実装用超音波接合装置１により、ＩＣチップ６及び接合基板３の厚み方向に、ＩＣチップ６を保持した上記半導体チップ保持部材１５を接合加圧制御装置１６の制御の下に移動させるとともに、ボイスコイルモータ１１と接合加圧制御装置１６にて接合加圧動作制御され、ＩＣチップ６と接合基板３との接合のための加圧押し込みが行われる。これと同時に、ボイスコイルモータ１１の先に付いたブラケット１２に取付けられた超音波ホーン１４の振動子１３に超音波発振器１７より超音波振動信号が送られ、振動子１３で発生した振動を超音波ホーン１４で増幅し、上下方向と直交する横方向に対して５゜〜３５゜の傾斜角度を持って超音波振動２０が半導体チップ保持部材１５に与えられる。この超音波振動２０が、超音波ホーン１４及び半導体チップ保持部材１５を介して、半導体チップ保持部材１５に保持されたＩＣチップ６に摩擦伝達され、ＩＣチップ６が接合基板３上で、超音波ホーン１４の超音波振動２０と同じ方向の超音波振動２１で振動し、ＩＣチップ６の各バンプ８と接合基板３の各電極９とが金属接合される結果、ＩＣチップ６が接合基板３に接合される。
【００４６】
なお、ＩＣチップ６を吸着しかつ半導体チップ保持部材１５の下端面を構成する部材で取り外し可能なコレット１５ａの材質及び表面粗さについては、図８に示すように、半導体チップ保持部材１５のコレット１５ａの材質及び表面粗さは、接合対象であるＩＣチップ６の材質、表面粗さに左右され、最も摩擦係数が高くなる組み合わせが望ましい。例えば、ＩＣチップ６がシリコンＩＣチップであれば、コレット１５ａをＳＵＳ材でかつ表面粗さが０．１μｍ以下とすれば、摩擦係数も高く、振動も伝達し易い。なお、第１実施形態の場合、Ｚ方向の振動成分があることで、Ｚ振動の少ない従来方式から比べると、上記摩擦係数の影響は小さくなる。
【００４７】
上記第１実施形態によれば、半導体チップ保持部材１５の先端が、加圧しながら、ＩＣチップ６に、上下方向と直交する横方向に対して斜め方向（上下方向と直交する横方向に対して例えば５゜〜３５°傾斜した方向）に超音波振動を伝達するため、ＩＣチップ６が半導体チップ保持部材１５に対して同じ振動挙動をし、超音波振動が安定してＩＣチップ６に伝達される。これにより、ＩＣチップ６と接合基板３との十分な接合強度が得られ、接合信頼性が向上する。この接合信頼性に関して、従来との比較を図５に示す。すなわち、図５は、ＩＣチップ６内のバンプ８の個数と接合不良（言い換えれば、接合強度が弱い）の割合との関係を示す図である。図５の横軸は第１実施形態と従来の超音波接合方法のそれぞれによるＩＣチップの接合を行うとき、バンプ８の個数が、ＩＣチップ１個あたり１０個、ＩＣチップ１個あたり３０個、ＩＣチップ１個あたり５０個、ＩＣチップ１個あたり１００個の場合を示し、縦軸はそれぞれの場合での接合不良の割合をパーセンテージで示す。
【００４８】
また、ＩＣチップ６が半導体チップ保持部材１５に対して同じ振動挙動をするため、半導体チップ保持部材１５によるＩＣチップ６へのダメージが無い。
【００４９】
また、第１実施形態によれば、上下方向と直交する横方向に対して斜め方向の超音波振動によりＩＣチップ６を基板３に接合するため、図６に示すように、超音波振動が上下方向すなわちＺ方向の成分を有することになり、図７に示すように短時間で接合が完了する。なお、図７の横軸は上記第１実施形態と従来のフリップチップ実装用の超音波接合方法を示し、縦軸は接合時間を示す。
【００５０】
また、第１実施形態によれば、半導体チップ保持部材１５を超音波ホーン１４の長手軸方向の一端部にボルトとナットとの結合により取付けることができるため、ボルトとナットとの結合を緩めることにより、半導体チップ保持部材１５と取付軸部１５１０との取付角度が異なる半導体チップ保持部材１５、又は、超音波ホーン１４の下端面１４ｂに対して傾斜した下端面を有する半導体チップ保持部材１５に容易に交換することができて、超音波ホーン１４に対する半導体チップ保持部材１５の取付角度が容易に調整できる。
【００５１】
また、第１実施形態によれば、半導体チップ保持部材１５を超音波ホーン１４の長手軸方向の一端部に、半導体チップ保持部材１５の取付軸部１５１０のねじ１５１１にナット２５１がねじ込まれることにより取り外し可能に取付けることができるため、超音波ホーン１４の前上方より半導体チップ保持部材１５を強固にかつ取り外し可能に固定でき、半導体チップ保持部材１５が摩耗しても、ねじ１５１１とナット２５１との結合を緩めることにより、簡単に部材交換することができる。
【００５２】
なお、図９には、上記第１実施形態のフリップチップ実装用の超音波接合方法における超音波振動と上下方向の加圧力Ｆ｛＝（ＩＣチップ１個あたりのバンプ個数）×０．８Ｎ｝との関係を示し、図１０には、上記第１実施形態のフリップチップ実装用の超音波接合方法における超音波振動と上下方向の加圧力との関係をグラフで示す。ＩＣチップ６と基板３との間の接合後の接合高さｈを確保するための接合条件を図１０に示す。図１０より接合条件として、高い接合強度を得るためには、適正な超音波パワーと加圧力のバランスがあり、どちらかが強過ぎても、弱過ぎても、得られる接合強度は弱くなってしまうことがわかる。
【００５３】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態にかかるフリップチップ実装用超音波接合方法とその装置は、第１実施形態とは異なる方法で、超音波ホーン１４の長手軸方向の上記一端部の下端面１４ｂに、上記半導体チップ保持部材１５を固定するものである。すなわち、図１３に示すように、上記半導体チップ保持部材１５が、取付軸部１５２を有して、超音波ホーン１４の長手軸方向の上記一端部の下端面１４ｂから上方に向けて、上記半導体チップ保持部材１５の取付軸部１５２を超音波ホーン１４の貫通穴１４ｃに貫通させて、超音波ホーン１４の上記一端部からねじ穴１４ｅ内に上記取付軸部１５２の長手軸方向と直交する方向に取付ボルト２６をねじ込み、取付ボルト２６の先端を取付軸部１５２に接触させて超音波ホーン１４から上記半導体チップ保持部材１５の取付軸部１５２が抜け落ちないように固定している。
【００５４】
このような構造にすれば、上記半導体チップ保持部材１５の取付軸部１５２に取付ボルト２６をねじ込むことにより超音波ホーン１４に上記半導体チップ保持部材１５を簡単に取付けることができるため、取付ボルト２６を緩めることにより、半導体チップ保持部材１５と取付軸部１５１０との取付角度が異なる半導体チップ保持部材１５、又は、超音波ホーン１４の下端面１４ｂに対して傾斜した下端面を有する半導体チップ保持部材１５に容易に交換することができて、超音波ホーン１４に対する半導体チップ保持部材１５の取付角度が容易に調整できる。また、第２実施形態によれば、半導体チップ保持部材１５を超音波ホーン１４の長手軸方向の一端部に、半導体チップ保持部材１５の取付軸部１５２に向けて超音波ホーン１４に取付ボルト２６がねじ込まれて係止されることにより、取り外し可能に取付けることができるため、取付ボルト２６を緩めることにより、超音波ホーン１４の前方より半導体チップ保持部材１５を強固にかつ取り外し可能に固定でき、半導体チップ保持部材１５が摩耗しても簡単に部材交換することができる。
【００５５】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態にかかるフリップチップ実装用超音波接合方法を実施することができるフリップチップ実装用超音波接合装置は、第１実施形態及び第２実施形態とは異なる方法で、超音波ホーン１４の長手軸方向の上記一端部の下端面１４ｂに、上記半導体チップ保持部材１５を固定するものである。すなわち、図１４に示すように、超音波ホーン１４の長手軸方向の上記一端部に接合基板３に対して直交する方向、言い換えれば、上下方向沿いにねじ穴１４ｄが切られ、上記円形の半導体チップ保持部材１５の取付軸１５３に設けられたねじ１５３１を上記ねじ穴１４ｄにねじ込み、取り外し可能に上記半導体チップ保持部材１５を超音波ホーン１４に締結固定するようにしたものである。
【００５６】
このような構造によれば、超音波ホーン１４の下方より上向きに半導体チップ保持部材１５の取付軸１５３のねじ１５３１を、超音波ホーン１４の長手軸方向の上記一端部の下端面１４ｂの上記ねじ穴１４ｄにねじ込むことにより、半導体チップ保持部材１５を超音波ホーン１４に容易にかつ強固にかつ取り外し可能に締結固定できる。従って、半導体チップ保持部材１５が摩耗しても、ねじ穴１４ｄに対して半導体チップ保持部材１５の取付軸１５３のねじ１５３１を緩めることにより、上記半導体チップ保持部材１５を超音波ホーン１４から容易に取り外すことができて、半導体チップ保持部材１５の部材交換が容易にできる。
【００５７】
（第４実施形態）
図１５に、本発明の第４実施形態にかかるフリップチップ実装用超音波接合方法を実施することができるフリップチップ実装用超音波接合装置を示す。この第４実施形態は、超音波ホーン１４の長手軸方向の一端部に、超音波ホーン１４に半導体チップ保持部材１５を直接固定する代りに、超音波ホーン１４からの超音波振動により上下方向と直交する横方向にたわみ振動を発生させるたわみ振動部１４１を介して超音波ホーン１４に半導体チップ保持部材１５を配置し、そのたわみ振動部１４１の下端部に半導体チップ保持部材１５を配置している点で上記第１〜第３実施形態とは異なるものである。
【００５８】
すなわち、図１５に示すように、ＩＣチップ６は、半導体チップ保持部材１５に吸着固定されている。接合基板３は加熱ステージ４上に固定され、接合基板３上には電子部品１０が搭載されている。ボイスコイルモータ１１は、加圧力５１を発生する加圧装置の一例であり、上記ボイスコイルモータ１１の駆動軸１１ａの先端部分にはブラケット１２が設けられ、上記ブラケット１２には超音波ホーン１４が、上下方向と直交する横方向に５゜〜３５゜傾斜角度を持って取付けられている。上記超音波ホーン１４の長手軸方向の一端部の端面には、半導体チップ保持部材１５の代りに、上下方向と直交する横方向にたわみ振動を発生させる、たわみ振動部１４１の中間部が固定されている。たわみ振動部１４１の下端部の貫通穴１４１ｂには、図１６に示すように、半導体チップ保持部材１５の取付軸部１５２が挿入され、その取付軸部１５２の軸方向と直交する方向から、取付ボルト２６をたわみ振動部１４１のねじ穴１４１ｅ内にねじ込み、取付ボルト２６の先端を取付軸部１５２に接触させてたわみ振動部１４１から上記半導体チップ保持部材１５の取付軸部１５２が抜け落ちないように固定している。なお、たわみ振動部１４１には、上記半導体チップ保持部材１５の取付軸部１５２の吸引孔１５ｂに連通する貫通穴１４１ｂにさらに連通する吸引通路１４１ａを備えて、吸引通路１４１ａが吸引用配管２４に連結されている。
【００５９】
また、超音波ホーン１４の長手軸方向の他端部には、第１〜第４実施形態と同様に、振動子１３が取付けられている。上記振動子１３には、超音波発振器１７が接続され超音波振動を振動子１３に発生させる。また、上記ボイスコイルモータ１１は、第１〜第４実施形態と同様に、接合加圧制御装置１６にて動作制御される。
【００６０】
第１〜第４実施形態と同様に、半導体チップ保持部材１５はＩＣチップ６を吸着するため、半導体チップ保持部材１５には吸引用配管２４が接続され、上記吸引用配管２４はブラケット１２に支持される。超音波ホーン１４は、上記振動子１３が発する超音波振動の縦振動の節部にあたる任置の位置に両側に延びた一対の取付けフランジ１４ａ，１４ａを張り出すように形成し、この各取付けフランジ１４ａをブラケット１２の二股に分かれた取付板１２ａにボルト２５によりそれぞれ締結することにより、超音波ホーン４の長手軸方向が上下方向と直交する横方向に対して５゜〜３５゜傾斜した傾斜角度を持ってブラケット１２に締結固定される。
【００６１】
以下に、上記フリップチップ実装用の超音波接合装置を用いた超音波接合方法を説明する。
【００６２】
まず、ＩＣチップ６は、半導体チップ保持部材１５に吸引用配管２４を通じて吸着固定され、認識動作を経て、接合基板３の所定位置に電子部品１０を避けて位置決めされる。
【００６３】
次いで、ＩＣチップ６は、上記フリップチップ実装用超音波接合装置１により、ＩＣチップ６や接合基板３の厚み方向に上記半導体チップ保持部材１５を移動させるとともに、ボイスコイルモータ１１と接合加圧制御装置１６にて動作制御され、ＩＣチップ６と接合基板３との接合のための加圧押し込みが行われる。これと同時に、ボイスコイルモータ１１の先に付いたブラケット１２に取付けられた超音波ホーン１４の振動子１３に超音波発振器１７より超音波振動信号が送られ、振動子１３から発生した縦振動を超音波ホーン１４で増幅し、更に超音波ホーン１４の先端に上下方向沿いに設けられた上記たわみ振動部１４１に、上下方向と直交する横方向に対して５゜〜３５゜の傾斜角度を持って超音波振動が与えられる。この超音波振動が、上記たわみ振動部１４１及び上記半導体チップ保持部材１５を介してＩＣチップ６に摩擦伝達され、ＩＣチップ６の各バンプ８と接合基板３の各電極９とが金属接合される。上記傾斜角度としては、上記第１実施形態と同様な理由で上記範囲が選択される。
【００６４】
この第４実施形態によれば、半導体チップ保持部材１５の先端が、加圧しながらＩＣチップ６に対して上下方向と直交する横方向に対して斜め方向（例えば５゜〜３５゜方向）に超音波振動するため、ＩＣチップ６が半導体チップ保持部材１５に対して同じ振動挙動をし、超音波振動が安定してＩＣチップ６に伝達される。これにより、ＩＣチップ６と接合基板３との十分な接合強度が得られ、接合信頼性が向上する。また、ＩＣチップ６が半導体チップ保持部材１５に対して同じ振動挙動をするため、半導体チップ保持部材１５によるＩＣチップ６へのダメージが無い。
【００６５】
さらに、第４実施形態によれば、電子部品１０のような障害物があっても、超音波ホーン１４に半導体チップ保持部材１５が直接固定されているのではなく、超音波ホーン１４に上下方向沿いに延びた上記たわみ振動部１４１により半導体チップ保持部材１５を支持しているため、超音波ホーン１４が電子部品１０に接触せずに、たわみ振動部１４１が電子部品１０を避けてＩＣチップ６を接合基板３に対して位置決めすることができるため、電子部品１０のような障害物がある場合にも、ＩＣチップ６の接合を確実に行うことができる。
【００６６】
また、第４実施形態によれば、超音波ホーン１４のたわみ振動部１４１の下端部の貫通穴１４１ｂに半導体チップ保持部材１５の取付軸部１５２を下方より上向きに挿入し、取付軸部１５２の軸方向と直交する方向から、取付ボルト２６の先端を取付軸部１５２に接触させてたわみ振動部１４１から上記半導体チップ保持部材１５の取付軸部１５２が抜け落ちないように固定しているため、取付ボルト２６を緩めることにより、半導体チップ保持部材１５と取付軸部１５２との取付角度が異なる半導体チップ保持部材１５、又は、たわみ振動部１４１の下端面に対して傾斜した下端面を有する半導体チップ保持部材１５に容易に交換することができて、たわみ振動部１４１に対する半導体チップ保持部材１５の取付角度が容易に調整できるとともに、半導体チップ保持部材１５が摩耗したときにも、交換が容易である。
【００６７】
（第５実施形態）
図１７〜図１９に、本発明の第５実施形態にかかるフリップチップ実装用超音波接合方法を実施することができるフリップチップ実装用超音波接合装置を示す。上記第５実施形態は、超音波ホーン１４の先端にたわみ振動部１４１を介して半導体チップ保持部材１５を配置する代りに、超音波ホーン１４の中間部にたわみ振動部１４１を介して半導体チップ保持部材１５を配置するようにしている点で、上記第４実施形態と異なる。
【００６８】
すなわち、図１７に示すように、ＩＣチップ６は、半導体チップ保持部材１５に吸着固定されている。接合基板３は加熱ステージ４上に固定され、接合基板３上には電子部品１０が搭載されている。ボイスコイルモータ１１は、加圧力５１を発生する加圧装置の一例であり、上記ボイスコイルモータ１１の駆動軸１１ａの先端部分にはブラケット１２が設けられ、上記ブラケット１２には超音波ホーン１４が取付けられている。この超音波ホーン１４は、超音波ホーンの縦振動の節にそれぞれ相当する節部と節部の２個所で横方向両側にそれぞれ突出し、突出した上記節部と節部からリブ１４２，１４３を一度引き出し、上下方向と直交する横方向に対して５°〜３５°の傾斜角度を持ち、図１７及び図１８に示すように、上記リブに対して直角に曲げたすなわち縦振動方向に曲げた取付部１４４，１４５が設けられ、上記ブラケット１２に対して取付部１４４，１４５がボルト２５によりそれぞれ締結保持される。上記２個の節部のそれぞれと超音波ホーン１４の結合部は、詳しくは以下のような構造としている。すなわち、図１９に代表的にリブ１４３側の節部で示すように、リブ１４３側の節部において超音波ホーン１４の両側からそれぞれリブ１４３１を横方向に−度引き出し、上記リブ１４３１から縦振動方向に直角に折り曲げて第１第１折り曲げ部１４３２を形成し、第１折り曲げ部１４３２から更にその反対方向に直角に折り曲げて第２折り曲げ部１４３３を形成し、この第２折り曲げ部１４３３にリブ１４２，１４３を形成し、該リブ１４２，１４３に対して直角に曲げた取付部１４４，１４５を上記加圧装置１１に保持するように結合する構成としている。上記リブ１４２側の節部も同様の構成としている。
【００６９】
また、上記節部と節部との間の超音波振動の腹の部分には、上下にたわみ振動部１４１が設けられている。上記たわみ振動部１４１の下端部の貫通穴１４１ｂには、第４実施形態と同様に図１６に示すように、半導体チップ保持部材１５２の取付軸部１５２が挿入され、その取付軸部１５２の軸方向と直交する方向から、取付ボルト２６をたわみ振動部１４１のねじ穴１４１ｅ内にねじ込み、取付ボルト２６の先端を取付軸部１５２に接触させてたわみ振動部１４１から上記半導体チップ保持部材１５の取付軸部１５２が抜け落ちないように固定している。超音波ホーン１４の他端部には、第１〜第４実施形態と同様に、振動子１３が取付けられている。上記振動子１３には、超音波発振器１７が接続され超音波振動を振動子１３に発生させる。また、上記ボイスコイルモータ１１は、第１〜第４実施形態と同様に、接合加圧制御装置１６にて動作制御される。
【００７０】
第１〜第４実施形態と同様に、半導体チップ保持部材１５はＩＣチップ６を吸着するため、半導体チップ保持部材１５には吸引用配管２４が接続され、上記吸引用配管２４はブラケット１２に支持される。
【００７１】
以下に、上記フリップチップ実装用の超音波接合装置を用いた超音波接合方法を説明する。
【００７２】
まず、ＩＣチップ６は、半導体チップ保持部材１５に吸引用配管２４を通じて吸着固定され、認識動作を経て、接合基板３の所定位置に電子部品１０を避けて位置決めされる。
【００７３】
次いで、ＩＣチップ６は、上記フリップチップ実装用超音波接合装置１により、ＩＣチップ６や接合基板３の厚み方向に上記半導体チップ保持部材１５を移動させるとともに、ボイスコイルモータ１１と接合加圧制御装置１６にて動作制御され、ＩＣチップ６と接合基板３との接合のための加圧押し込みが行われる。これと同時に、ボイスコイルモータ１１の先に付いたブラケット１２に取付けられた超音波ホーン１４の振動子１３に超音波発振器１７より超音波振動信号が送られ、振動子１３から発生した縦振動を超音波ホーン１４で増幅し、更に超音波ホーン１４の上記節部と節部の間の超音波振動の腹に相当する部分に上下方向沿いに設けられた上記たわみ振動部１４１に、上下方向と直交する横方向に対して５°〜３５°傾斜角度を持って超音波振動が与えられる。この超音波振動が、上記たわみ振動部１４１及び上記半導体チップ保持部材１５を介してＩＣチップ６に摩擦伝達され、ＩＣチップ６の各バンプ８と接合基板３の各電極９とが金属接合される。
【００７４】
この第５実施形態によれば、半導体チップ保持部材１５の先端が、加圧しながらＩＣチップ６に対して上下方向と直交する横方向に対して斜め方向（例えば５゜〜３５゜方向）に超音波振動するため、ＩＣチップ６が半導体チップ保持部材１５に対して同じ振動挙動をし、超音波振動が安定してＩＣチップ６に伝達される。これにより、ＩＣチップ６と接合基板３との十分な接合強度が得られ、接合信頼性が向上する。また、ＩＣチップ６が半導体チップ保持部材１５に対して同じ振動挙動をするため、半導体チップ保持部材１５によるＩＣチップ６へのダメージが無い。
【００７５】
さらに、第５実施形態によれば、電子部品１０のような障害物があっても、超音波ホーン１４に半導体チップ保持部材１５が直接固定されているのではなく、超音波ホーン１４に上下方向沿いに延びた上記たわみ振動部１４１により半導体チップ保持部材１５を支持しているため、超音波ホーン１４が電子部品１０に接触せずに、たわみ振動部１４１が電子部品１０を避けてＩＣチップ６を接合基板３に対して位置決めすることができるため、電子部品１０のような障害物がある場合にも、ＩＣチップ６の接合を確実に行うことができる。
【００７６】
また、第５実施形態によれば、ボイスコイルモータ１１による加圧力５１が大きくなっても、超音波ホーン１４の節部と節部による、加圧力５１に対する両持ち構造であるため、半導体チップ保持部材１５の下端面であるＩＣチップ保持面と接合基板３の接合面との間の平行度が崩れることなく、ＩＣチップ６に対して超音波振動が安定して伝達することができる。また、超音波ホーン１４の取付面１２ａに加圧負荷等により歪みが発生しても、上記取付部１４２，１４３を有するリブ構造が弾性変形してその歪みを吸収する為、超音波ホーン１４が歪むことなく安定した共振状態を維持でき、ＩＣチップ６と接合基板３との十分な接合強度が得られ、接合信頼性が向上する。
【００７７】
また、第５実施形態によれば、超音波ホーン１４のたわみ振動部１４１の下端部の貫通穴１４１ｂに半導体チップ保持部材１５の取付軸部１５２を下方より上向きに挿入し、取付軸部１５２の軸方向と直交する方向から、取付ボルト２６の先端を取付軸部１５２に接触させてたわみ振動部１４１から上記半導体チップ保持部材１５の取付軸部１５２が抜け落ちないように固定しているため、取付ボルト２６を緩めることにより、半導体チップ保持部材１５と取付軸部１５２との取付角度が異なる半導体チップ保持部材１５、又は、たわみ振動部１４１の下端面に対して傾斜した下端面を有する半導体チップ保持部材１５に容易に交換することができて、たわみ振動部１４１に対する半導体チップ保持部材１５の取付角度が容易に調整できるとともに、半導体チップ保持部材１５が摩耗したときにも、交換が容易である。
【００７８】
（第６実施形態）
本発明の第６実施形態にかかるフリップチップ実装用超音波接合方法を実施することができるフリップチップ実装用超音波接合装置は、たわみ振動部１４１の下端部での半導体チップ保持部材１５の保持構造が第４，５実施形態と異なるものである。すなわち、たわみ振動部１４１の下端部での半導体チップ保持部材１５の保持構造が、図２０に示すように、たわみ振動部１４１に、割締め穴部１４６を設け、その割締め穴部１４６に上記半導体チップ保持部材１５に設けた取付軸部１５２を挿入し、その取付軸部１５２の軸方向に垂直に上記割締め穴１４６にねじ穴１４６ａを設け、ねじ穴１４６ａに取付ボルト２７をねじ込むことにより、上記割締め穴１４６の内面で上記半導体チップ保持部材１５の取付軸部１５２を把持して上記半導体チップ保持部材１５を上記たわみ振動部１４１に締結固定するようにしている。
【００７９】
このような第６実施形態によれば、超音波ホーン１４のたわみ振動部１４１の下端部の割締め穴１４６内に半導体チップ保持部材１５の取付軸部１５２を下方より上向きに挿入し、割締め穴１４６の軸方向とは垂直に形成されたねじ穴１４６ａに取付ボルト２７をねじ込むことにより、上記割締め穴１４６の内面で上記半導体チップ保持部材１５の取付軸部１５２を把持して上記半導体チップ保持部材１５を上記たわみ振動部１４１に締結固定するようにしている。このため、取付ボルト２７を緩めることにより、半導体チップ保持部材１５と取付軸部１５２との取付角度が異なる半導体チップ保持部材１５、又は、たわみ振動部１４１の下端面に対して傾斜した下端面を有する半導体チップ保持部材１５に容易に交換することができて、たわみ振動部１４１に対する半導体チップ保持部材１５の取付角度が容易に調整できるとともに、半導体チップ保持部材１５が摩耗したときにも、交換が容易である。
【００８０】
（第７実施形態）
本発明の第７実施形態にかかるフリップチップ実装用超音波接合方法を実施することができるフリップチップ実装用超音波接合装置は、たわみ振動部１４１の下端部での半導体チップ保持部材１５の保持構造が第４，５，６実施形態と異なるものである。すなわち、たわみ振動部１４１の下端部での半導体チップ保持部材１５の保持構造が、図２１に示すように、上記半導体チップ保持部材１５をＩＣチップ６に対して、上下方向と直交する横方向に対して斜め方向に超音波振動を与える超音波ホーン１４の上下方向沿いに設けたたわみ振動部１４１は、接合基板３の接合面に対して垂直な貫通穴１４１１を設け、その下端部に下向きに広がった２０゜〜４０゜の屋根型又は円錐型の傾斜面１４１２を設けている。上記半導体チップ保持部材１５に相当する半導体チップ保持部材１５４は、その中心部に下端面から上向きに中央部まで延びるスリット１５４３を設けるとともに、下端部の円板状の半導体チップ保持部１５４ａにＩＣチップ６を横方向から保持して横方向に脱落しないようにするためのＩＣチップ６より少し大きめの窪み１５４１を設けて、窪み１５４１内にＩＣチップ６を隙間を介して遊嵌可能としている。また、半導体チップ保持部材１５４の円板状の半導体チップ保持部１５４ａの上部には、上記たわみ振動部１４１に設けた屋根型又は円錐型の傾斜面１４１２と大略同じ傾斜角度の傾斜面１５４２を設け、その上に取付軸部１５４４を設けて構成されている。上記たわみ振動部１４１と上記半導体チップ保持部材１５４は、上記加圧装置１１により、加圧力５１で示されるように下向きに加圧されると、上記たわみ振動部１４１の傾斜面１４１２と上記半導体チップ保持部材１５４の傾斜面１５４２が係合して当接し、半導体チップ保持部材１５４がＩＣチップ６を挟み込むように構成されている。また、上記半導体チップ保持部材１５４は、その取付軸部１５４４の中間部の側面に設けた円錐状にへこんだ切欠部１５４５に、その取付軸部１５４４の軸方向に垂直に、上記たわみ振動部１４１に設けたボールプランジャ２８の先端のボール２８ａが押し当てられ、上記半導体チップ保持部材１５４が上記たわみ振動部１４１と一体的に上方向に引き上げられるように構成している。
【００８１】
以下に、上記フリップチップ実装用の超音波接合装置を用いた超音波接合方法を説明する。
【００８２】
まず、ＩＣチップ６は、半導体チップ保持部材１５４に吸引用配管２４を通じて吸着固定され、認識動作を経て、接合基板３の所定位置に位置決めされる。
【００８３】
次いで、ＩＣチップ６は、上記フリップチップ実装用超音波接合装置１により、ＩＣチップ６や接合基板３の厚み方向に上記半導体チップ保持部材１５を移動させるとともに、ボイスコイルモータ１１と接合加圧制御装置１６にて動作制御され、ＩＣチップ６と接合基板３との接合のための加圧力５１による加圧押し込みが行われる。この加圧力５１により、たわみ振動部１４１の下端部の円錐型の傾斜面１４１２が、半導体チップ保持部材１５４の大略同じ傾きの傾斜面１５４２を加圧力５２で下向きに押し込む。図２１に示すように、この加圧力５２の分力５３が横方向に働くことにより、半導体チップ保持部材１５４に設けられたスリット１５４３が狭められるように半導体チップ保持部材１５４の全体が撓み、半導体チップ保持部材１５４の窪み１５４１の内面同士が横方向沿いに互いに接近する方向に撓み、窪み１５４１の内面によりＩＣチップ６を挟み込む。その後、ボイスコイルモータ１１の先に取り付けられたブラケット１２に取付けられた超音波ホーン１４の振動子１３に超音波発振器１７より超音波振動信号が送られ、振動子１３から発生した縦振動を超音波ホーン１４が増幅し、更に超音波ホーン１４に上下方向沿いに設けられた上記たわみ振動部１４１に、超音波振動が与えられる。この超音波振動がＩＣチップ６に機械的に伝達され、ＩＣチップ６の各バンプ８と接合基板３の各電極９とが金属接合される。
【００８４】
この後、ボイスコイルモータ１１と接合加圧制御装萱１６にて動作制御されて加圧押し込みの加圧力５１がゼロとなり、たわみ振動部１４１の先端の円錐型の傾斜面１４１２と、半導体チップ保持部材１５４の傾斜面１５４２との間での加圧力５２もゼロとなり、この加圧力５２の分力５３もゼ口となる。この結果、半導体チップ保持部材１５４の弾性力により、スリット１５４３が元の間隔まで復帰し、半導体チップ保持部材１５４の窪み１５４１の内面がＩＣチップ６の側面から離れ、ボイスコイルモータ１１と接合加圧制御装置１６により、たわみ振動部１４１と半導体チップ保持部材１５４とが一体的に上昇させられて、ＩＣチップ６から離れるように動作制御される。
【００８５】
この第７実施形態によれば、半導体チップ保持部材１５４の下端部が、加圧しながらＩＣチップ６を機械的に両側から挟み込みつつ超音波振動を付与するため、ＩＣチップ６が半導体チップ保持部材１５４に対して同じ振動挙動をし、超音波振動が半導体チップ保持部材１５４からＩＣチップ６に安定して伝達される。これにより、ＩＣチップ６と接合基板３との十分な接合強度が得られ、接合信頼性が向上する。また、ＩＣチップ６が半導体チップ保持部材１５４に対して同じ振動挙動をするため、半導体チップ保持部材１５４によるＩＣチップ６へのダメージが無い。
【００８６】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。
【００８７】
例えば、図２２に示すように、例えばＩＣチップ６の材質や厚み又は基板３の材質や厚みなどの接合条件により、超音波ホーン１４の角度θを上記５゜〜３５゜の範囲内の任意の値に傾斜角度を調整することができるような傾斜角度調整装置２９を備えるようにしてもよい。この傾斜角度調整装置２９は以下のような構造を有している。
【００８８】
すなわち、ブラケット１２に球面状凸部３８を設け、球面状凸部３８に摺動する球面状凹部３７をブラケット１２を支持する支持部材３５に設け、かつ、球面状凸部３８と球面状凹部３７とが常時当接するようにバネ３４で付勢させることにより、球面状凸部３８と球面状凹部３７とで第１球面軸受３６を構成する。また、第１球面軸受３６の球面状凹部３７の表面には第１吸引通路３１に連通する吸引開孔を形成して、第１吸引通路３１により吸引動作させるときには球面状凸部３８と球面状凹部３７とが移動不可に固定される一方、吸引動作を緩めるときには、球面状凸部３８と球面状凹部３７とが相対的に移動可能としている。ブラケット１２の上端部のねじ穴１２ｅには、角度調整ねじ３９をねじ込んでその先端を支持部材３５の側面に当接させている。よって、角度調整ねじ３９を回すことにより、第３吸引通路３３での吸引動作を緩めるときに限り、支持部材３５に対してブラケット１２の上端部が接離する方向に移動可能としている。
【００８９】
また、超音波ホーン１４の下端部に球面状凹部１４ｆを形成し、球面状凹部１４ｆに摺動可能な球面状凸部１５ｆを半導体チップ保持部材１５の上部に形成することにより、球面状凸部１５ｆと球面状凹部１４ｆとで第２球面軸受１３４を構成する。また、第２球面軸受１３４の球面状凹部１４ｆの表面には第２吸引通路３２に連通する吸引開孔を形成して、第２吸引通路３２により吸引動作させるときには球面状凸部１５ｆと球面状凹部１４ｆとが移動不可に固定される一方、吸引動作を緩めるときには、球面状凸部１５ｆと球面状凹部１４ｆとが相対的に移動可能としている。また、超音波ホーン１４は、ブラケット１２に対して、先の実施形態に示したような構造で支持又は回転可能に支持されることにより、ブラケット１２に対する超音波ホーン１４の傾斜角度θを調整可能とする。
【００９０】
このように構成することにより、第１吸引通路３１での吸引動作における真空圧を大気圧側に緩めたのち、角度調整ねじ３９を回すことにより、支持部材３５に対してブラケット１２の上端部が接近又は離反する方向に移動させて、第１球面軸受３６の球面状凸部３８を球面状凹部３７に対して摺動させて第１球面軸受３６の傾斜角度θを振る。この結果、超音波ホーン１４の傾斜角度θが振られ、第１吸引通路３１での吸引動作における真空圧を上げることで、超音波ホーン１４の傾斜角度θを真空吸着により固定する。
【００９１】
次いで、第２吸引通路３２での吸引動作における真空圧を大気圧側に緩めた状態で、加熱ステージ４の上面（基板載置面）に半導体チップ保持部材１５の下端面（ＩＣチップ吸着面）を押し当て、第２球面軸受１３４において第２球面軸受１３４の球面状凸部１５ｆを球面状凹部１４ｆに対して摺動させて、半導体チップ保持部材１５の下端面と加熱ステージ４の上面との平行度を出した状態で、第２吸引通路３２での吸引動作における真空圧を上げ、半導体チップ保持部材１５の下端面と加熱ステージ４の上面とを略平行に保持して真空吸着保持により傾斜角度θを固定する。その後、半導体チップ保持部材１５を移動させて、半導体チップ保持部材１５の下端面でのＩＣチップ６の真空吸着保持は、吸引用配管２４を有する第３吸引通路３３での吸引動作にて行う。
【００９２】
このような構成によれば、傾斜角度調整装置２９により、例えばＩＣチップ６の材質や厚み又は基板３の材質や厚みなどの接合条件により、超音波ホーン１４の傾斜角度θを上記５゜〜３５゜の範囲内の任意の値に傾斜角度を調整することができる。また、ＩＣチップ６の接合状態を見て、超音波ホーン１４の傾斜角度θの微調整を行うことができる。
【００９３】
また、本発明は、フリップチップ実装用の超音波接合方法及び超音波接合装置にのみ適用されるのではなく、他の用途にも適用することができる。例えば、ＩＣチップ６などの電子部品にバンプ８を形成するバンプ形成方法及び装置にも適用することができる。一例を図２３に示す。図２３において、加熱ステージ４１上に対象物であるＩＣチップ６を載置する一方、ＸＹテーブル４８に基部の回動支点が取付けられかつキャピラリ駆動部４９により回動支点回りに揺動可能な支持部材４６に、超音波ホーン４２と金線クランパー４３とが支持されている。金線クランパー４３の先端には、金線テンショナー４４から所定の張力を付与しつつ供給される金線４５を保持するキャピラリ４７が配置されている。超音波ホーン４２は、上記各実施形態と同様に、その傾斜角度θを上記５゜〜３５゜の範囲内の任意の値に設定している。
【００９４】
このような構成のバンプ形成装置によれば、金線テンショナー４４からキャピラリ４７に供給されてキャピラリ４７の下端から突出した金線４５の下端を放電等により溶融させてボールを形成する。その後、ＸＹテーブル４８により、加熱ステージ４１上のＩＣチップ６に対するキャピラリ４７の位置を直交する２方向であるＸＹ方向に位置決めする。その後、キャピラリ駆動部４９により、回動支点回りに超音波ホーン４２と金線クランパー４３とを揺動させて、形成されたボールをキャピラリ４７を介して加熱ステージ４１上のＩＣチップ６に押し付けて超音波ホーン４２から超音波振動を付与して、ＩＣチップ６のパッド上にバンプ８を形成する。
【００９５】
このようにＩＣチップ６のパッド上にバンプ８を形成する場合にも、超音波ホーン４２は、その傾斜角度θを上記５゜〜３５゜の範囲内の任意の値に設定することにより、言い換えれば、ＩＣチップ６に対してバンプ８を上下方向と直交する横方向に対して斜め方向（５°〜３５°方向）から超音波振動を与えることでバンプ形成するようにしている。よって、キャピラリ４７に保持された金線４５が超音波ホーン４２に対して同じ振動挙動をし、超音波振動が安定して金線４５に伝達され、金線４５により形成されるバンプ８とＩＣチップ６との十分な接合強度が得られ、接合品質を向上させることができる。また、金線４５により形成されるバンプ８が超音波ホーン４２に対して同じ振動挙動をするため、超音波ホーン４２によるＩＣチップ６へのダメージが無く、商品イメージも向上させることができる。
【００９６】
なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
【００９７】
【発明の効果】
以上、詳述したように、本発明のフリップチップ実装用の超音波接合方法及び超音波接合装置によれば、接合基板に対して半導体チップを上記半導体チップの上記接合面沿いの横方向に対して斜め方向（５°〜３５°方向）から超音波振動を与えることで接合するようにしている。よって、半導体チップが半導体チップ保持部材に対し同じ振動挙動をし、超音波振動が安定して半導体チップに伝達され、半導体チップと接合基板との十分な接合強度が得られ、接合品質を向上させることができる。また、半導体チップが半導体チップ保持部材に対し同じ振動挙動をするため、半導体チップ保持部材による半導体チップへのダメージが無く、商品イメージも向上させることができる。
【００９８】
また、本発明のフリップチップ実装用の超音波接合方法及び超音波接合装置においては、半導体チップを基板上にフリップチップ実装するプロセスにおいて、半導体チップにバンプを形成し、基板との位置合わせした後、加圧しながら半導体チップに対して上記半導体チップの上記接合面沿いの横方向に対して斜め方向（５゜〜３５゜方向）に超音波振動を与えて接合するようにすれば、半導体チップ保持部材の先端が、加圧しながら半導体チップに対して上記半導体チップの上記接合面沿いの横方向に対して斜め方向（５゜〜３５゜方向）に超音波振動するため、半導体チップが半導体チップ保持部材に対し同じ振動挙動をし、超音波振動が安定して半導体チップに伝達される。これにより、半導体チップと接合基板との十分な接合強度が得られ、接合信頼性が向上する。また、半導体チップが半導体チップ保持部材に対し同じ振動挙動をするため、半導体チップ保持部材による半導体チップへのダメージが無い。
【００９９】
本発明のフリップチップ実装用の超音波接合装置においては、ボイスコイルモータによる加圧力が大きくなっても、超音波ホーンがよ下方向に傾くことなく、半導体チップ保持部材の先端面と接合基板の接合面との間の平行度が保たれる。また、超音波ホーンの節に歪みが発生しても、超音波ホーンの共振状態が崩れることなく半導体チップに対する振動振幅が安定する。これにより、半導体チップと接合基板との十分な接合強度が得られ、接合信頼性が向上する。
【０１００】
また、本発明のフリップチップ実装用の超音波接合装置においては、超音波ホーンの縦振動部先端に、上下方向沿いにたわみ振動部を一体型で設ける為、超音波振動状態が安定し、半導体チップの振動振幅が安定する。これにより、半導体チップと接含基板との十分な接合強度が得られ、接合信頼性が向上する。
【０１０１】
また、本発明のフリップチップ実装用の超音波接合装置においては、半導体チップ保持部材の先端が、機械的に半導体チップを挟み込み超音波振動するため、半導体チップが半導体チップ保持部材に対し滑ることなく、超音波振動が安定して半導体チップに伝達される。これにより、半導体チップと接合基板との十分な接合強度が得られ、接合信頼性が向上する。また、半導体チップが半導体チップ保持部材に対し同じ振動挙動をするため、半導体チップ保持部材による半導体チップへのダメージが無い。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （Ａ），（Ｂ）はそれぞれ本発明の第１実施形態のフリップチップ実装用の超音波接合方法の工程を示す説明図である。
【図２】 上記第１実施形態のフリップチップ実装用の超音波接合装置の正面図である。
【図３】 上記フリップチップ実装用の超音波接合装置の半導体チップ保持部材の保持構造を示す正面図である。
【図４】 （Ａ），（Ｂ）はそれぞれ上記フリップチップ実装用の超音波接合装置の超音波ホーンの取付け構造を示す正面図である。
【図５】 上記第１実施形態のフリップチップ実装用の超音波接合方法と従来の超音波接合方法との比較において、ＩＣチップ内のバンプの個数と接合不良の割合との関係を示す図である。
【図６】 上記第１実施形態のフリップチップ実装用の超音波接合方法において、超音波振動が上下方向すなわちＺ方向の成分を有することを示す説明図である。
【図７】 上記第１実施形態と従来のフリップチップ実装用の超音波接合方法との比較における接合時間の比較を示す説明図である。
【図８】 上記第１実施形態と従来のフリップチップ実装用の超音波接合装置の上記半導体チップ保持部材のコレットとＩＣチップとの関係を示す説明図である。
【図９】 上記第１実施形態のフリップチップ実装用の超音波接合方法における超音波振動と上下方向の加圧力との関係を示す説明図である。
【図１０】 上記第１実施形態のフリップチップ実装用の超音波接合方法における超音波振動と上下方向の加圧力との関係を示すグラフである。
【図１１】 本発明の第１実施形態のフリップチップ実装用の超音波接合装置の斜視図である。
【図１２】 図１１のフリップチップ実装用の超音波接合装置の超音波接合ヘッド部の斜視図である。
【図１３】 本発明の第２実施形態の半導体チップ保持部材の保持構造を示す正面図である。
【図１４】 本発明の第３実施形態の半導体チップ保持部材の保持構造を示す正面図である。
【図１５】 本発明の第４実施形態のフリップチップ実装用の超音波接合装置の正面図である。
【図１６】 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ上記第４実施形態のフリップチップ実装用の超音波接合装置の半導体チップ保持部材の保持構造を示す左側断面図（図１６（Ｂ）でのＸ−Ｘ線断面図）、正面図、及び、底面図である。
【図１７】 本発明の第５実施形態のフリップチップ実装用の超音波接合装置の正面図である。
【図１８】 （Ａ），（Ｂ）はそれぞれ上記第５実施形態のフリップチップ実装用の超音波接合装置の超音波ホーンの平面図と正面図である
【図１９】 （Ａ），（Ｂ）はそれぞれ上記第５実施形態のフリップチップ実装用の超音波接合装置の超音波ホーン取付け部の平面図と正面図である。
【図２０】 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ本発明の第６実施形態のフリップチップ実装用の超音波接合装置の半導体チップ保持部材の保持構造を示す左側断面図（図２０（Ｂ）でのＸ−Ｘ線断面図）、正面図、及び、底面図である。
【図２１】 本発明の第７実施形態のフリップチップ実装用の超音波接合装置の半導体チップ保持部材の保持構造を示す一部断面正面図である。
【図２２】 本発明の他の実施形態のフリップチップ実装用の超音波接合装置の超音波ホーンの傾斜角度を調整可能な傾斜角度調整装置を有する超音波接合装置の正面図である。
【図２３】 本発明をバンプ形成方法及び装置に適用した例を示すバンプ形成装置の正面図である。
【図２４】 従来のフリップチップ超音波接合設備の斜視図である。
【図２５】 従来のフリップチップ超音波接合ヘッド部の斜視図である。
【図２６】 従来のフリップチップ超音波ホーンの正面図である。
【図２７】 （Ａ），（Ｂ）はそれぞれ従来のフリップチップ超音波ホーンにより接合されたＩＣチップと基板との接合状態を示す部分平面図及び側面図である。
【符号の説明】
１…フリップチップ実装用超音波接合装置、１Ａ…ＩＣチップ取出装置、２Ａ…基板搬送装置、２Ｂ…基板搬送装置、３…基板、４…加熱ステージ、５…ウエハーシート、６…ＩＣチップ、６ａ…パッド、７…加熱制御装置、８…バンプ、９…電極、１０…電子部品、１１…ボイスコイルモータ、１１ａ…駆動軸、１１１…加圧力、１２…ブラケット、１２ａ…取付板、１２ｅ…ねじ穴、１３…超音波振動子、１４…超音波ホーン、１４ａ…取付けフランジ、１４ｂ…下端面、１４ｃ…貫通穴、１４ｄ…ねじ穴、１４ｅ…ねじ穴、１４ｆ…球面状凹部、１４１…たわみ振動部、１４１ａ…吸引通路、１４１ｂ…貫通穴、１４１ｅ…ねじ穴、１４１１…貫通穴、１４１２…傾斜面、１４２，１４３…リブ、１４４，１４５…取付部、１４３１…リブ、１４３２…第１折り曲げ部、１４３３…第２折り曲げ部、１４６…割締め穴部、１４６ａ…ねじ穴、１５…半導体チップ保持部材、１５ａ…コレット、１５ｂ…吸引孔、１５ｆ…球面状凸部、１５１０…取付軸部、１５１１…ねじ、１５２…取付軸部、１５３…取付軸部、１５３１…ねじ、１５４…半導体チップ保持部材、１５４ａ…半導体チップ保持部、１５４１…窪み、１５４２…傾斜面、１５４３…スリット、１５４４…取付軸部、１５４５…切欠部、１６…接合加圧制御装置、１７…超音波発振器、２０…超音波ホーンの超音波振動方向、２１…ＩＣチップの超音波振動方向、２４…吸引用配管、２５…ボルト、２５１…ナット、２６…取付ボルト、２７…取付ボルト、２８…ボールプランジャ、２８ａ…ボール、２９…傾斜角度調整装置、３０…フリップチップ実装装置、３１…第１吸引通路、３２…第２吸引通路、３３…第３吸引通路、１３４…バネ、３５…支持部材、３６…第１球面軸受、３７…球面状凹部、３８…球面状凸部、３９…角度調整ねじ、４１…加熱ステージ、４２…超音波ホーン、４３…金線クランパー、４４…金線テンショナー、４５…金線、４６…支持部材、４７…キャピラリ、４８…ＸＹテーブル、４９…キャピラリ駆動部、５１，５２…加圧力、５３…分力、１３４…第２球面軸受。
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品例えばＩＣチップなどの半導体チップに加圧及び超音波振動を与えて、回路形成体例えば基板に上記半導体チップを接合するフリップチップ実装用超音波接合装置に関するものである。
【０００２】
ここで、回路形成体とは、樹脂基板、紙−フェノール基板、セラミック基板、ガラス・エポキシ（ガラエポ）基板、フィルム基板などの回路基板、単層基板若しくは多層基板などの回路基板、部品、筐体、又は、フレームなど、回路が形成されている対象物を意味する。
【０００３】
【従来の技術】
図２４には、従来のフリップチップ実装装置１３０を示している。搬送装置１０２にて搬入されかつＩＣチップが接合されるべき基板（以下、「接合基板」と言う。）１０３は、加熱ステージ１０４に供給され、上記加熱ステージ１０４に基板１０３が保持及び固定され、かつ、図２５に示すように加熱ステージ１０４に接続された加熱制御装置１０７にて制御されながら加熱される。次いで、ウエハーシート１０５から取り出された１個のＩＣチップ１０６は、接合加圧装置１０１に備わる半導体チップ保持部材１１５まで順次受け渡される。
【０００４】
図２４〜図２６に示すように、このＩＣチップ１０６は、半導体チップ保持部材１１５に吸着固定され、認識動作を経て、接合基板１０３の所定位置に位置決めされる。次いで、ＩＣチップ１０６は、接合加圧装置１０１により、接合基板１０３に対して加圧及び超音波振動を与えられることにより、ＩＣチップ１０６のバンプ１０８と接合基板１０３の電極１０９とが金属接合される。上記接合加圧装置１０１は、ＩＣチップ１０６や接合基板１０３の厚み方向に上記半導体チップ保持部材１１５を移動させるとともにＩＣチップ１０６と接合基板１０３との接合のための加圧を行う加圧装置としてのボイスコイルモータ１１１を有し、上記ボイスコイルモータ１１１の駆動軸１１１ａの先端部分にはブラケット１１２が設けられ、上記ブラケット１１２には超音波ホーン１１４が取付けられている。超音波ホーン１１４の一端部には上記半導体チップ保持部材１１５が取付けられ、他端部には振動子１１３が取付けられている。上記振動子１１３には、超音波発振器１１７が接続され超音波振動を振動子１１３に発生させる。また、上記ボイスコイルモータ１１１は接合加圧制御装置１１６にて動作制御される。
【０００５】
上記超音波ホーン１１４には、その軸方向に沿って割り込みが設けられ、図２５に示すように、半導体チップ保持部材１１５は、半導体チップ保持部材１１５の軸方向に直交方向から上記割り込みにて狭持されている。なお、上述のように半導体チップ保持部材１１５はＩＣチップ１０６を吸着するため、半導体チップ保持部材１１５には吸引用配管１２４が接続されているが、上記吸引用配管１２４はブラケット１１２に支持されていない。また、超音波ホーン１０４は、上記振動子１１３が発する超音波振動の縦振動の節部１４２にあたる任置の位置をブラケット１１２でボルト１２３により割り締め締結されており、上述のように上記ブラケット１１２の上部に設置されているボイスコイルモータ１１１により加圧される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような従来の構造では、半導体チップ保持部材１１５の先端がたわみ振動によってほぼ水平方向に振動する為、滑りが発生し、ＩＣチップ１０６に対し振動が上手く伝達されず、ＩＣチップ１０６と接合基板１０３との十分な接合強度が得られなくなり、接合オープン不良を誘発する原因となっている。また、その滑りによって、ＩＣチップ１０６に半導体チップ保持部材１１５による、図２７の（Ａ），（Ｂ）に示すような、たたかれたような傷やクラック１００が発生するという問題がある。
【０００７】
更に、上述のように従来の構造では、ボイスコイルモータ１１１による加圧力が大きくなると、超音波ホーン１１４の節部１４２に半導体チップ保持部材１１５からのモーメントが働き、超音波ホーン１１４が上下方向と直交する横方向に傾き、半導体チップ保持部材１１５の先端面と接合基板１０３の接合面との間の平行度が崩れ、ＩＣチップ１０６に対し振動が上手く伝達されないという問題がある。また、超音波ホーン１１４の節部１４２に歪みが発生し、超音波ホーン１１４の共振状態が崩れ、ＩＣチップ１０６に対する振動振幅が安定せず、ＩＣチップ１０６と接合基板１０３との十分な接合強度が得られなくなり、接合オープン不良を誘発する原因となっている。
【０００８】
また、従来の構造では、超音波ホーン１１４に、その軸方向に沿って割り込みが設けられ、半導体チップ保持部材１１５は、半導体チップ保持部材１１５の軸方向に直交方向から上記割り込みにて狭持されているため、半導体チップ保持部材１１５のたわみ振動が割り込みによる狭持力の変化によって不安定となり、ＩＣチップ１０６に対する振動振幅が安定せず、ＩＣチップ１０６と接合基板１０３との十分な接合強度が得られなくなり、接合オープン不良を誘発する原因となっている。
【０００９】
更にまた、近年、電子機器の軽薄短小化に伴い電子デバイスの小型化が益々求められており、実装技術はワイヤリング方式からフリップチップ方式へと転換期を迎え、大型かつ多ピンＩＣチップでも接合可能となることが大きな課題となっている。
【００１０】
このような条件下では、接合加圧力及び超音波パワーの増大が必要となるため、従来の構成のままでは、上記接合オープン不良が激増することは明白である。
【００１１】
本発明の目的は、このような問題点を解決するためになされたもので、電子部品と基板との十分な接合強度が得られ、安定した接合を行える、フリップチップ実装用超音波接合装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
【００１８】
本発明の第１態様によれば、半導体チップに加圧及び超音波振動を与えて基板に上記半導体チップを接合する超音波接合装置において、
上記半導体チップの接合面を上記基板の接合面に対し略平行を保ちつつ保持する半導体チップ保持部材と、
上記半導体チップ保持部材に保持された上記半導体チップに、上記半導体チップの上記接合面沿いの横方向に対して斜め方向に上記超音波振動を与える超音波ホーンと、
上記超音波ホーンに上記超音波振動を与える振動子と、
上記超音波ホーンを保持し、かつ、上記半導体チップ保持部材を介して上記半導体チップに上記基板に対して加圧力を与える加圧装置と、を備え、
上記超音波ホーンの先端に、上記基板の接合面に対して直交する方向に延びる穴を設け、その穴に上記半導体チップ保持部材に設けた取付軸部を挿入し、その取付軸部にねじを設け、そのねじと該ねじにねじ込まれるナットとで上記超音波ホーンの先端に上記半導体チップ保持部材を取り外し可能に固定する、超音波接合装置を提供する。
【００１９】
本発明の第２態様によれば、上記超音波ホーン先端に、上記基板の接合面に対して直交する方向に延びる穴を設け、その穴に上記半導体チップ保持部材に設けた取付軸部を挿入し、その取付軸部に直交するように上記超音波ホーンの先端で延びるねじ穴を設け、上記ねじ穴と該ねじ穴にねじ込まれる取付ねじとで上記超音波ホーンの先端に上記半導体チップ保持部材を取り外し可能に固定する第１の態様に記載の超音波接合装置を提供する。
【００２０】
本発明の第３態様によれば、上記超音波ホーンの先端に、上記基板の上記接合面に対して垂直なねじ穴を設け、そのねじ穴に上記半導体チップ保持部材に設けた取付軸部のねじをねじ込み、上記超音波ホーンの先端に上記半導体チップ保持部材を取り外し可能に固定する第１の態様に記載の超音波接合装置を提供する。
【００２１】
本発明の第４態様によれば、上記超音波ホーンが、上記半導体チップの上記接合面沿いでかつ上下方向と直交する上記横方向に対して斜め方向に上記超音波振動を上記半導体チップに与えるとともに、
上記超音波ホーンの先端に上下方向沿いに設けられ、かつ、上記基板側の端部に上記半導体チップ保持部材を配置して上記超音波振動を伝達するたわみ振動部をさらに備えるようにした第１の態様に記載の超音波接合装置を提供する。
【００２２】
本発明の第５態様によれば、上記超音波ホーンが、上記半導体チップの上記接合面沿いでかつ上下方向と直交する上記横方向に対して斜め方向に上記超音波振動を上記半導体チップに与えるとともに、上記超音波ホーンは、上記超音波振動の縦振動の２個所の節に相当する節部で保持され、
上記超音波ホーンの上記超音波振動の縦振動の節と節との間の振動の腹に相当する部分に上下方向沿いに設けられ、かつ、上記基板側の端部に上記半導体チップ保持部材を配置して上記超音波振動を伝達するたわみ振動部をさらに備えるようにした第１の態様に記載の超音波接合装置を提供する。
【００２３】
本発明の第６態様によれば、上記超音波ホーンは、上記超音波ホーンの上記超音波振動の縦振動の２個所の節に相当する節部からリブを一度引き出し、上記リブに対して直角に曲げた取付部を上記加圧装置に保持するようにした第５の態様に記載の超音波接合装置を提供する。
【００２４】
本発明の第７態様によれば、上記超音波ホーンは、上記超音波ホーンの上記超音波振動の縦振動の２個所の節に相当する節部において、超音波ホーン１４の両側からそれぞれリブを横方向に−度引き出し、上記リブから縦振動方向に直角に折り曲げて第１折り曲げ部を形成し、上記第１折り曲げ部から更にその反対方向に直角に折り曲げて第２折り曲げ部を形成し、この第２折り曲げ部にリブを形成し、該リブに対して直角に曲げた取付部を上記加圧装置に保持するようにした第６の態様に記載の超音波接合装置を提供する。
【００２５】
本発明の第８態様によれば、上記超音波ホーンが、上記半導体チップの上記接合面沿いでかつ上下方向と直交する上記横方向に対して斜め方向に上記超音波振動を上記半導体チップに与えるとともに、
上記超音波ホーンの先端に上下方向沿いに設け、かつ、上記基板側の端部に上記半導体チップ保持部材を配置して上記超音波振動を伝達するたわみ振動部を備え、
上記基板の上記接合面に対して垂直な穴を設け、その穴に上記半導体チップ保持部材に設けた取付軸部を挿入し、その取付軸部の軸方向に対して垂直に上記たわみ振動部にねじ穴を設け、上記ねじ穴と上記ねじ穴にねじ込む取付ねじとで上記たわみ振動部に上記半導体チップ保持部材を取り外し可能に固定するようにした第４又は５の態様に記載の超音波接合装置を提供する。
【００２６】
本発明の第９態様によれば、上記超音波ホーンが、上記半導体チップの上記接合面沿いでかつ上下方向と直交する上記横方向に対して斜め方向に上記超音波振動を上記半導体チップに与えるとともに、
上記超音波ホーンの先端の上下方向沿いに設け、かつ、上記基板側の端部に上記半導体チップ保持部材を配置して上記超音波振動を伝達するたわみ振動部に、割締め穴部を設け、その割締め穴に上記半導体チップ保持部材に設けた取付軸部を挿入し、その取付軸部の軸方向に垂直に上記割締め穴部にねじ穴を設け、上記ねじ穴と上記ねじ穴にねじ込まれる上記半導体チップ保持部材を取付ねじとで上記たわみ振動部に上記半導体チップ保持部材を取り外し可能に固定する第４又は５の態様に記載の超音波接合装置を提供する。
【００２７】
本発明の第１０態様によれば、上記超音波ホーンが、上記半導体チップの上記接合面沿いでかつ上下方向と直交する上記横方向に対して斜め方向に上記超音波振動を上記半導体チップに与えるとともに、
上記超音波ホーンの先端に上下方向沿いに設け、かつ、上記基板側の端部に上記半導体チップ保持部材を配置して上記超音波振動を伝達するたわみ振動部は、上記基板の上記接合面に対し垂直な穴を設け、その先端に２０゜〜４０゜の屋根型の傾斜面を設けるとともに、
上記半導体チップ保持部材は、その先端の中心部にスリットを設け、上記半導体チップを横方向から保持する構成の上記半導体チップより少し大きめの窪みを設け、その上部に上記たわみ振動部に設けた屋根型の傾斜面の傾斜角度と大略同じ傾斜角度の傾斜面を設け、その上に取付軸部を構成し、
上記たわみ振動部と上記半導体チップ保持部材は、上記加圧装置により加圧されると、上記たわみ振動部と上記半導体チップ保持部材に設けた上記傾斜面同士が互いに当接し合い、かつ、上記スリットを狭めるように上記半導体チップ保持部材が撓むことにより上記半導体チップ保持部材の上記窪みの内面が上記半導体チップを挟み込むように構成され、
上記半導体チップ保持部材は、その取付軸部に設けた切欠部に、その取付軸部の軸方向に対して垂直に上記たわみ振動部に設けたボールプランジャが押し当てられ、上記たわみ振動部と一体的に上記半導体チップ保持部材が上方向に引き上げられるように構成されている第４又は５の態様に記載の超音波接合装置を提供する。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２９】
（第１実施形態）
図１〜図３及び図１１〜図１２に、本発明の第１実施形態にかかる超音波接合方法を実施することができるフリップチップ実装用超音波接合装置を示す。
【００３０】
図１１には、上記フリップチップ実装用超音波接合装置１を備えるフリップチップ実装装置３０の全体を示している。搬送装置２Ａにて搬入されかつ半導体チップの一例としてのＩＣチップ６が接合されるべき基板（以下、「接合基板」と言う。）３は、加熱ステージ４に供給され、上記加熱ステージ４に基板３が保持及び固定され、かつ、図１２に示すように加熱ステージ４に接続された加熱制御装置７にて制御されながら加熱される。次いで、ウエハーシート５からＩＣチップ取出装置１Ａにより吸着して取り出された１個のＩＣチップ６は、接合加圧装置１に備わる半導体チップ保持部材１５に順次受け渡される。次いで、図１１〜図１２に示すように、このＩＣチップ６は、半導体チップ保持部材５に吸着固定され、認識動作を経て、接合基板３の所定位置に位置決めされる。次いで、ＩＣチップ６は、上記フリップチップ実装用超音波接合装置１により、接合基板３に対して加圧及び超音波振動を与えられることにより、ＩＣチップ６のパッド６ａ上に予め形成された各バンプ８と接合基板３の各電極９とが金属接合される。上記接合加圧装置１は、ＩＣチップ６や接合基板３の厚み方向に上記半導体チップ保持部材５を移動させるとともにＩＣチップ６と接合基板３との接合のための加圧を行う。次いで、ＩＣチップ６が接合された接合基板３が搬送装置２Ｂにて搬出される。
【００３１】
上記フリップチップ実装用超音波接合装置１は、ＩＣチップ６に加圧及び超音波振動を与えて、ＩＣチップ６が接合されるべき基板（以下、「接合基板」と言う。）３に上記ＩＣチップ６を直接接合する超音波接合装置であって、上記ＩＣチップ６の接合面を上記基板３の接合面に対し略平行を保ちつつ保持する半導体チップ保持部材１５と、上記半導体チップ保持部材１５に保持された上記ＩＣチップ６に、上記半導体チップの上記接合面沿いの横方向であって例えば上下方向と直交する横方向に対して、斜め方向に上記超音波振動を与える超音波ホーン１４と、上記超音波ホーン１４に上記超音波振動を与える振動子１３と、上記超音波ホーン１４を保持し、かつ、上記半導体チップ保持部材１５を介して上記ＩＣチップ６に上記基板３に対して接合のための加圧力を与える加圧装置の一例としてのボイスコイルモータ１１とを備える。
【００３２】
上記ボイスコイルモータ１１は、加圧力１１１を発生するものであり、図１２に示すように接合加圧制御装置１６にて動作制御される。図１２において上記ボイスコイルモータ１１の駆動軸１１ａの下端部分には、大略逆Ｌ字状のブラケット１２が設けられ、上記ブラケット１２には、後述するように、上記超音波ホーン１４が、その長手軸方向が上下方向と直交する横方向に対して５゜〜３５゜傾斜した傾斜角度を持って取付けられている。上記傾斜角度をこのような範囲にする理由は、上記傾斜角度が５゜未満であれば、ＩＣチップにクラックが発生する可能性があり、上記傾斜角度が３５゜を越えるとＩＣチップにクラックが発生する可能性があるためである。上記傾斜角度は、ＩＣチップ接合強度の観点から、好ましくは、１５゜である。
【００３３】
この超音波ホーン１４の傾斜角度と、接合品質及び超音波特性との関係を表１に示す。
【００３４】
【表１】
上記表１において、ＩＣチップ接合強度、超音波振動特性、及び、総合評価における、◎は優良、○は良好、△は普通、×は悪い、−は測定せずを示す。ＩＣチップのクラックにおける、◎はクラックは全く無し、△はクラック発生率３％未満、×はクラック発生率３％以上、−は測定せず、である。
【００３６】
評価条件としては、各バンプはＡｕからなり、スタッドバンプボンディングにより形成された５０バンプ／ＩＣチップ、すなわち、１個のＩＣチップにつき５０個のバンプを有しているものてを使用する。ＩＣチップの材質はＳｉ（シリコン）であり、基板材質はセラミックでかつＡｕ電極とする。また、接合時加圧力は４０Ｎであり、超音波周波数は６３ｋＨｚとする。
【００３７】
この表の結果より、上記角度範囲が好ましいことがわかる。
【００３８】
一方、上記超音波ホーン１４の長手軸方向の一端部には上記半導体チップ保持部材１５が取付けられ、その長手軸方向の他端部には上記振動子１３が取付けられている。上記振動子１３には、図１２に示すように超音波発振器１７が接続され、超音波発振器１７により振動子１３に超音波振動を発生させるようにしている。
【００３９】
また、超音波ホーン１４は、上記振動子１３が発する超音波振動の縦振動の節部にあたる任置の位置でブラケット１２にボルト２５により割り締め締結されている。すなわち、図４に示すように、超音波ホーン４の、上記振動子１３が発する超音波振動の縦振動の節部にあたる任置の位置に両側に延びた一対の取付けフランジ１４ａ，１４ａを張り出すように超音波ホーン４に形成し、この各取付けフランジ１４ａをブラケット１２の二股に分かれた取付板１２ａにボルト２５によりそれぞれ締結することにより、超音波ホーン４の長手軸方向が上下方向と直交する横方向に対して５゜〜３５゜傾斜した傾斜角度を持ってブラケット１２に取付けられている。
【００４０】
上記超音波ホーン１４の長手軸方向の一端部に、上記半導体チップ保持部材１５が以下のようにして取付けられている。すなわち、超音波ホーン１４は、その長手軸方向の一端部に、上下方向と直交する横方向に沿いの下端面１４ｂを有し、この下端面１４ｂに、上記半導体チップ保持部材１５を固定する方法の一例としては、図３に示すように、上記半導体チップ保持部材１５が、ねじ１５１１が切られた取付軸部１５１０を有して、超音波ホーン１４の長手軸方向の上記一端部の下端面１４ｂから上方に向けて、上記半導体チップ保持部材１５の取付軸部１５１０を超音波ホーン１４の貫通穴１４ｃに貫通させて、超音波ホーン１４から上方に突出した取付軸部１５１０のねじ１５１１にナット２５１がねじ込まれることにより、超音波ホーン１４の長手軸方向の上記一端部の下端面１４ｂに上記半導体チップ保持部材１５が取り外し可能に締結固定されている。
【００４１】
上記半導体チップ保持部材１５は、ＩＣチップ６を吸着するため、半導体チップ保持部材１５の下端面に形成された多数の貫通孔には吸引用配管２４が接続され、半導体チップ保持部材１５の下端面に形成された多数の貫通孔を通じての吸引動作により半導体チップ保持部材１５の下端面にＩＣチップ６を吸着できるようにしている。上記吸引用配管２４は、ブラケット１２に支持されている。このように、図１、図２に示すように、ＩＣチップ６は、一例として、吸引用配管２４を通じて吸引される半導体チップ保持部材１５に吸着固定されているが、ＩＣチップ６は、半導体チップ保持部材１５に対して、吸着の代わりに磁力により保持されるようにしてもよい。上記半導体チップ保持部材１５の下端面は、ＩＣチップ６の材質との相性の良いものが好ましい。例えば、ＩＣチップ６の材質がシリコンの場合には上記下端面はＳＵＳ（ステンレス鋼）より構成し、ＩＣチップ６の材質がガリウム−砒素などの化合物半導体の場合には上記下端面は超鋼材料より構成するのが好ましい。
【００４２】
接合基板３は、加熱ステージ４上に吸着などにより固定される。
【００４３】
以下に、上記フリップチップ実装用の超音波接合装置を用いた超音波接合方法を説明する。
【００４４】
ＩＣチップ６は、半導体チップ保持部材１５の下端面に吸引用配管２４を通じて吸着固定され、半導体チップ保持部材１５に保持されたＩＣチップ６が、図示しない認識動作により保持姿勢が認識された後、認識結果に基き姿勢角度を補正しつつ、加熱ステージ４上に固定されかつ加熱された接合基板３の接合すべき位置に位置決めされる。
【００４５】
次いで、上記フリップチップ実装用超音波接合装置１により、ＩＣチップ６及び接合基板３の厚み方向に、ＩＣチップ６を保持した上記半導体チップ保持部材１５を接合加圧制御装置１６の制御の下に移動させるとともに、ボイスコイルモータ１１と接合加圧制御装置１６にて接合加圧動作制御され、ＩＣチップ６と接合基板３との接合のための加圧押し込みが行われる。これと同時に、ボイスコイルモータ１１の先に付いたブラケット１２に取付けられた超音波ホーン１４の振動子１３に超音波発振器１７より超音波振動信号が送られ、振動子１３で発生した振動を超音波ホーン１４で増幅し、上下方向と直交する横方向に対して５゜〜３５゜の傾斜角度を持って超音波振動２０が半導体チップ保持部材１５に与えられる。この超音波振動２０が、超音波ホーン１４及び半導体チップ保持部材１５を介して、半導体チップ保持部材１５に保持されたＩＣチップ６に摩擦伝達され、ＩＣチップ６が接合基板３上で、超音波ホーン１４の超音波振動２０と同じ方向の超音波振動２１で振動し、ＩＣチップ６の各バンプ８と接合基板３の各電極９とが金属接合される結果、ＩＣチップ６が接合基板３に接合される。
【００４６】
なお、ＩＣチップ６を吸着しかつ半導体チップ保持部材１５の下端面を構成する部材で取り外し可能なコレット１５ａの材質及び表面粗さについては、図８に示すように、半導体チップ保持部材１５のコレット１５ａの材質及び表面粗さは、接合対象であるＩＣチップ６の材質、表面粗さに左右され、最も摩擦係数が高くなる組み合わせが望ましい。例えば、ＩＣチップ６がシリコンＩＣチップであれば、コレット１５ａをＳＵＳ材でかつ表面粗さが０．１μｍ以下とすれば、摩擦係数も高く、振動も伝達し易い。なお、第１実施形態の場合、Ｚ方向の振動成分があることで、Ｚ振動の少ない従来方式から比べると、上記摩擦係数の影響は小さくなる。
【００４７】
上記第１実施形態によれば、半導体チップ保持部材１５の先端が、加圧しながら、ＩＣチップ６に、上下方向と直交する横方向に対して斜め方向（上下方向と直交する横方向に対して例えば５゜〜３５°傾斜した方向）に超音波振動を伝達するため、ＩＣチップ６が半導体チップ保持部材１５に対して同じ振動挙動をし、超音波振動が安定してＩＣチップ６に伝達される。これにより、ＩＣチップ６と接合基板３との十分な接合強度が得られ、接合信頼性が向上する。この接合信頼性に関して、従来との比較を図５に示す。すなわち、図５は、ＩＣチップ６内のバンプ８の個数と接合不良（言い換えれば、接合強度が弱い）の割合との関係を示す図である。図５の横軸は第１実施形態と従来の超音波接合方法のそれぞれによるＩＣチップの接合を行うとき、バンプ８の個数が、ＩＣチップ１個あたり１０個、ＩＣチップ１個あたり３０個、ＩＣチップ１個あたり５０個、ＩＣチップ１個あたり１００個の場合を示し、縦軸はそれぞれの場合での接合不良の割合をパーセンテージで示す。
【００４８】
また、ＩＣチップ６が半導体チップ保持部材１５に対して同じ振動挙動をするため、半導体チップ保持部材１５によるＩＣチップ６へのダメージが無い。
【００４９】
また、第１実施形態によれば、上下方向と直交する横方向に対して斜め方向の超音波振動によりＩＣチップ６を基板３に接合するため、図６に示すように、超音波振動が上下方向すなわちＺ方向の成分を有することになり、図７に示すように短時間で接合が完了する。なお、図７の横軸は上記第１実施形態と従来のフリップチップ実装用の超音波接合方法を示し、縦軸は接合時間を示す。
【００５０】
また、第１実施形態によれば、半導体チップ保持部材１５を超音波ホーン１４の長手軸方向の一端部にボルトとナットとの結合により取付けることができるため、ボルトとナットとの結合を緩めることにより、半導体チップ保持部材１５と取付軸部１５１０との取付角度が異なる半導体チップ保持部材１５、又は、超音波ホーン１４の下端面１４ｂに対して傾斜した下端面を有する半導体チップ保持部材１５に容易に交換することができて、超音波ホーン１４に対する半導体チップ保持部材１５の取付角度が容易に調整できる。
【００５１】
また、第１実施形態によれば、半導体チップ保持部材１５を超音波ホーン１４の長手軸方向の一端部に、半導体チップ保持部材１５の取付軸部１５１０のねじ１５１１にナット２５１がねじ込まれることにより取り外し可能に取付けることができるため、超音波ホーン１４の前上方より半導体チップ保持部材１５を強固にかつ取り外し可能に固定でき、半導体チップ保持部材１５が摩耗しても、ねじ１５１１とナット２５１との結合を緩めることにより、簡単に部材交換することができる。
【００５２】
なお、図９には、上記第１実施形態のフリップチップ実装用の超音波接合方法における超音波振動と上下方向の加圧力Ｆ｛＝（ＩＣチップ１個あたりのバンプ個数）×０．８Ｎ｝との関係を示し、図１０には、上記第１実施形態のフリップチップ実装用の超音波接合方法における超音波振動と上下方向の加圧力との関係をグラフで示す。ＩＣチップ６と基板３との間の接合後の接合高さｈを確保するための接合条件を図１０に示す。図１０より接合条件として、高い接合強度を得るためには、適正な超音波パワーと加圧力のバランスがあり、どちらかが強過ぎても、弱過ぎても、得られる接合強度は弱くなってしまうことがわかる。
【００５３】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態にかかるフリップチップ実装用超音波接合方法とその装置は、第１実施形態とは異なる方法で、超音波ホーン１４の長手軸方向の上記一端部の下端面１４ｂに、上記半導体チップ保持部材１５を固定するものである。すなわち、図１３に示すように、上記半導体チップ保持部材１５が、取付軸部１５２を有して、超音波ホーン１４の長手軸方向の上記一端部の下端面１４ｂから上方に向けて、上記半導体チップ保持部材１５の取付軸部１５２を超音波ホーン１４の貫通穴１４ｃに貫通させて、超音波ホーン１４の上記一端部からねじ穴１４ｅ内に上記取付軸部１５２の長手軸方向と直交する方向に取付ボルト２６をねじ込み、取付ボルト２６の先端を取付軸部１５２に接触させて超音波ホーン１４から上記半導体チップ保持部材１５の取付軸部１５２が抜け落ちないように固定している。
【００５４】
このような構造にすれば、上記半導体チップ保持部材１５の取付軸部１５２に取付ボルト２６をねじ込むことにより超音波ホーン１４に上記半導体チップ保持部材１５を簡単に取付けることができるため、取付ボルト２６を緩めることにより、半導体チップ保持部材１５と取付軸部１５１０との取付角度が異なる半導体チップ保持部材１５、又は、超音波ホーン１４の下端面１４ｂに対して傾斜した下端面を有する半導体チップ保持部材１５に容易に交換することができて、超音波ホーン１４に対する半導体チップ保持部材１５の取付角度が容易に調整できる。また、第２実施形態によれば、半導体チップ保持部材１５を超音波ホーン１４の長手軸方向の一端部に、半導体チップ保持部材１５の取付軸部１５２に向けて超音波ホーン１４に取付ボルト２６がねじ込まれて係止されることにより、取り外し可能に取付けることができるため、取付ボルト２６を緩めることにより、超音波ホーン１４の前方より半導体チップ保持部材１５を強固にかつ取り外し可能に固定でき、半導体チップ保持部材１５が摩耗しても簡単に部材交換することができる。
【００５５】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態にかかるフリップチップ実装用超音波接合方法を実施することができるフリップチップ実装用超音波接合装置は、第１実施形態及び第２実施形態とは異なる方法で、超音波ホーン１４の長手軸方向の上記一端部の下端面１４ｂに、上記半導体チップ保持部材１５を固定するものである。すなわち、図１４に示すように、超音波ホーン１４の長手軸方向の上記一端部に接合基板３に対して直交する方向、言い換えれば、上下方向沿いにねじ穴１４ｄが切られ、上記円形の半導体チップ保持部材１５の取付軸１５３に設けられたねじ１５３１を上記ねじ穴１４ｄにねじ込み、取り外し可能に上記半導体チップ保持部材１５を超音波ホーン１４に締結固定するようにしたものである。
【００５６】
このような構造によれば、超音波ホーン１４の下方より上向きに半導体チップ保持部材１５の取付軸１５３のねじ１５３１を、超音波ホーン１４の長手軸方向の上記一端部の下端面１４ｂの上記ねじ穴１４ｄにねじ込むことにより、半導体チップ保持部材１５を超音波ホーン１４に容易にかつ強固にかつ取り外し可能に締結固定できる。従って、半導体チップ保持部材１５が摩耗しても、ねじ穴１４ｄに対して半導体チップ保持部材１５の取付軸１５３のねじ１５３１を緩めることにより、上記半導体チップ保持部材１５を超音波ホーン１４から容易に取り外すことができて、半導体チップ保持部材１５の部材交換が容易にできる。
【００５７】
（第４実施形態）
図１５に、本発明の第４実施形態にかかるフリップチップ実装用超音波接合方法を実施することができるフリップチップ実装用超音波接合装置を示す。この第４実施形態は、超音波ホーン１４の長手軸方向の一端部に、超音波ホーン１４に半導体チップ保持部材１５を直接固定する代りに、超音波ホーン１４からの超音波振動により上下方向と直交する横方向にたわみ振動を発生させるたわみ振動部１４１を介して超音波ホーン１４に半導体チップ保持部材１５を配置し、そのたわみ振動部１４１の下端部に半導体チップ保持部材１５を配置している点で上記第１〜第３実施形態とは異なるものである。
【００５８】
すなわち、図１５に示すように、ＩＣチップ６は、半導体チップ保持部材１５に吸着固定されている。接合基板３は加熱ステージ４上に固定され、接合基板３上には電子部品１０が搭載されている。ボイスコイルモータ１１は、加圧力５１を発生する加圧装置の一例であり、上記ボイスコイルモータ１１の駆動軸１１ａの先端部分にはブラケット１２が設けられ、上記ブラケット１２には超音波ホーン１４が、上下方向と直交する横方向に５゜〜３５゜傾斜角度を持って取付けられている。上記超音波ホーン１４の長手軸方向の一端部の端面には、半導体チップ保持部材１５の代りに、上下方向と直交する横方向にたわみ振動を発生させる、たわみ振動部１４１の中間部が固定されている。たわみ振動部１４１の下端部の貫通穴１４１ｂには、図１６に示すように、半導体チップ保持部材１５の取付軸部１５２が挿入され、その取付軸部１５２の軸方向と直交する方向から、取付ボルト２６をたわみ振動部１４１のねじ穴１４１ｅ内にねじ込み、取付ボルト２６の先端を取付軸部１５２に接触させてたわみ振動部１４１から上記半導体チップ保持部材１５の取付軸部１５２が抜け落ちないように固定している。なお、たわみ振動部１４１には、上記半導体チップ保持部材１５の取付軸部１５２の吸引孔１５ｂに連通する貫通穴１４１ｂにさらに連通する吸引通路１４１ａを備えて、吸引通路１４１ａが吸引用配管２４に連結されている。
【００５９】
また、超音波ホーン１４の長手軸方向の他端部には、第１〜第４実施形態と同様に、振動子１３が取付けられている。上記振動子１３には、超音波発振器１７が接続され超音波振動を振動子１３に発生させる。また、上記ボイスコイルモータ１１は、第１〜第４実施形態と同様に、接合加圧制御装置１６にて動作制御される。
【００６０】
第１〜第４実施形態と同様に、半導体チップ保持部材１５はＩＣチップ６を吸着するため、半導体チップ保持部材１５には吸引用配管２４が接続され、上記吸引用配管２４はブラケット１２に支持される。超音波ホーン１４は、上記振動子１３が発する超音波振動の縦振動の節部にあたる任置の位置に両側に延びた一対の取付けフランジ１４ａ，１４ａを張り出すように形成し、この各取付けフランジ１４ａをブラケット１２の二股に分かれた取付板１２ａにボルト２５によりそれぞれ締結することにより、超音波ホーン４の長手軸方向が上下方向と直交する横方向に対して５゜〜３５゜傾斜した傾斜角度を持ってブラケット１２に締結固定される。
【００６１】
以下に、上記フリップチップ実装用の超音波接合装置を用いた超音波接合方法を説明する。
【００６２】
まず、ＩＣチップ６は、半導体チップ保持部材１５に吸引用配管２４を通じて吸着固定され、認識動作を経て、接合基板３の所定位置に電子部品１０を避けて位置決めされる。
【００６３】
次いで、ＩＣチップ６は、上記フリップチップ実装用超音波接合装置１により、ＩＣチップ６や接合基板３の厚み方向に上記半導体チップ保持部材１５を移動させるとともに、ボイスコイルモータ１１と接合加圧制御装置１６にて動作制御され、ＩＣチップ６と接合基板３との接合のための加圧押し込みが行われる。これと同時に、ボイスコイルモータ１１の先に付いたブラケット１２に取付けられた超音波ホーン１４の振動子１３に超音波発振器１７より超音波振動信号が送られ、振動子１３から発生した縦振動を超音波ホーン１４で増幅し、更に超音波ホーン１４の先端に上下方向沿いに設けられた上記たわみ振動部１４１に、上下方向と直交する横方向に対して５゜〜３５゜の傾斜角度を持って超音波振動が与えられる。この超音波振動が、上記たわみ振動部１４１及び上記半導体チップ保持部材１５を介してＩＣチップ６に摩擦伝達され、ＩＣチップ６の各バンプ８と接合基板３の各電極９とが金属接合される。上記傾斜角度としては、上記第１実施形態と同様な理由で上記範囲が選択される。
【００６４】
この第４実施形態によれば、半導体チップ保持部材１５の先端が、加圧しながらＩＣチップ６に対して上下方向と直交する横方向に対して斜め方向（例えば５゜〜３５゜方向）に超音波振動するため、ＩＣチップ６が半導体チップ保持部材１５に対して同じ振動挙動をし、超音波振動が安定してＩＣチップ６に伝達される。これにより、ＩＣチップ６と接合基板３との十分な接合強度が得られ、接合信頼性が向上する。また、ＩＣチップ６が半導体チップ保持部材１５に対して同じ振動挙動をするため、半導体チップ保持部材１５によるＩＣチップ６へのダメージが無い。
【００６５】
さらに、第４実施形態によれば、電子部品１０のような障害物があっても、超音波ホーン１４に半導体チップ保持部材１５が直接固定されているのではなく、超音波ホーン１４に上下方向沿いに延びた上記たわみ振動部１４１により半導体チップ保持部材１５を支持しているため、超音波ホーン１４が電子部品１０に接触せずに、たわみ振動部１４１が電子部品１０を避けてＩＣチップ６を接合基板３に対して位置決めすることができるため、電子部品１０のような障害物がある場合にも、ＩＣチップ６の接合を確実に行うことができる。
【００６６】
また、第４実施形態によれば、超音波ホーン１４のたわみ振動部１４１の下端部の貫通穴１４１ｂに半導体チップ保持部材１５の取付軸部１５２を下方より上向きに挿入し、取付軸部１５２の軸方向と直交する方向から、取付ボルト２６の先端を取付軸部１５２に接触させてたわみ振動部１４１から上記半導体チップ保持部材１５の取付軸部１５２が抜け落ちないように固定しているため、取付ボルト２６を緩めることにより、半導体チップ保持部材１５と取付軸部１５２との取付角度が異なる半導体チップ保持部材１５、又は、たわみ振動部１４１の下端面に対して傾斜した下端面を有する半導体チップ保持部材１５に容易に交換することができて、たわみ振動部１４１に対する半導体チップ保持部材１５の取付角度が容易に調整できるとともに、半導体チップ保持部材１５が摩耗したときにも、交換が容易である。
【００６７】
（第５実施形態）
図１７〜図１９に、本発明の第５実施形態にかかるフリップチップ実装用超音波接合方法を実施することができるフリップチップ実装用超音波接合装置を示す。上記第５実施形態は、超音波ホーン１４の先端にたわみ振動部１４１を介して半導体チップ保持部材１５を配置する代りに、超音波ホーン１４の中間部にたわみ振動部１４１を介して半導体チップ保持部材１５を配置するようにしている点で、上記第４実施形態と異なる。
【００６８】
すなわち、図１７に示すように、ＩＣチップ６は、半導体チップ保持部材１５に吸着固定されている。接合基板３は加熱ステージ４上に固定され、接合基板３上には電子部品１０が搭載されている。ボイスコイルモータ１１は、加圧力５１を発生する加圧装置の一例であり、上記ボイスコイルモータ１１の駆動軸１１ａの先端部分にはブラケット１２が設けられ、上記ブラケット１２には超音波ホーン１４が取付けられている。この超音波ホーン１４は、超音波ホーンの縦振動の節にそれぞれ相当する節部と節部の２個所で横方向両側にそれぞれ突出し、突出した上記節部と節部からリブ１４２，１４３を一度引き出し、上下方向と直交する横方向に対して５°〜３５°の傾斜角度を持ち、図１７及び図１８に示すように、上記リブに対して直角に曲げたすなわち縦振動方向に曲げた取付部１４４，１４５が設けられ、上記ブラケット１２に対して取付部１４４，１４５がボルト２５によりそれぞれ締結保持される。上記２個の節部のそれぞれと超音波ホーン１４の結合部は、詳しくは以下のような構造としている。すなわち、図１９に代表的にリブ１４３側の節部で示すように、リブ１４３側の節部において超音波ホーン１４の両側からそれぞれリブ１４３１を横方向に−度引き出し、上記リブ１４３１から縦振動方向に直角に折り曲げて第１第１折り曲げ部１４３２を形成し、第１折り曲げ部１４３２から更にその反対方向に直角に折り曲げて第２折り曲げ部１４３３を形成し、この第２折り曲げ部１４３３にリブ１４２，１４３を形成し、該リブ１４２，１４３に対して直角に曲げた取付部１４４，１４５を上記加圧装置１１に保持するように結合する構成としている。上記リブ１４２側の節部も同様の構成としている。
【００６９】
また、上記節部と節部との間の超音波振動の腹の部分には、上下にたわみ振動部１４１が設けられている。上記たわみ振動部１４１の下端部の貫通穴１４１ｂには、第４実施形態と同様に図１６に示すように、半導体チップ保持部材１５２の取付軸部１５２が挿入され、その取付軸部１５２の軸方向と直交する方向から、取付ボルト２６をたわみ振動部１４１のねじ穴１４１ｅ内にねじ込み、取付ボルト２６の先端を取付軸部１５２に接触させてたわみ振動部１４１から上記半導体チップ保持部材１５の取付軸部１５２が抜け落ちないように固定している。超音波ホーン１４の他端部には、第１〜第４実施形態と同様に、振動子１３が取付けられている。上記振動子１３には、超音波発振器１７が接続され超音波振動を振動子１３に発生させる。また、上記ボイスコイルモータ１１は、第１〜第４実施形態と同様に、接合加圧制御装置１６にて動作制御される。
【００７０】
第１〜第４実施形態と同様に、半導体チップ保持部材１５はＩＣチップ６を吸着するため、半導体チップ保持部材１５には吸引用配管２４が接続され、上記吸引用配管２４はブラケット１２に支持される。
【００７１】
以下に、上記フリップチップ実装用の超音波接合装置を用いた超音波接合方法を説明する。
【００７２】
まず、ＩＣチップ６は、半導体チップ保持部材１５に吸引用配管２４を通じて吸着固定され、認識動作を経て、接合基板３の所定位置に電子部品１０を避けて位置決めされる。
【００７３】
次いで、ＩＣチップ６は、上記フリップチップ実装用超音波接合装置１により、ＩＣチップ６や接合基板３の厚み方向に上記半導体チップ保持部材１５を移動させるとともに、ボイスコイルモータ１１と接合加圧制御装置１６にて動作制御され、ＩＣチップ６と接合基板３との接合のための加圧押し込みが行われる。これと同時に、ボイスコイルモータ１１の先に付いたブラケット１２に取付けられた超音波ホーン１４の振動子１３に超音波発振器１７より超音波振動信号が送られ、振動子１３から発生した縦振動を超音波ホーン１４で増幅し、更に超音波ホーン１４の上記節部と節部の間の超音波振動の腹に相当する部分に上下方向沿いに設けられた上記たわみ振動部１４１に、上下方向と直交する横方向に対して５°〜３５°傾斜角度を持って超音波振動が与えられる。この超音波振動が、上記たわみ振動部１４１及び上記半導体チップ保持部材１５を介してＩＣチップ６に摩擦伝達され、ＩＣチップ６の各バンプ８と接合基板３の各電極９とが金属接合される。
【００７４】
この第５実施形態によれば、半導体チップ保持部材１５の先端が、加圧しながらＩＣチップ６に対して上下方向と直交する横方向に対して斜め方向（例えば５゜〜３５゜方向）に超音波振動するため、ＩＣチップ６が半導体チップ保持部材１５に対して同じ振動挙動をし、超音波振動が安定してＩＣチップ６に伝達される。これにより、ＩＣチップ６と接合基板３との十分な接合強度が得られ、接合信頼性が向上する。また、ＩＣチップ６が半導体チップ保持部材１５に対して同じ振動挙動をするため、半導体チップ保持部材１５によるＩＣチップ６へのダメージが無い。
【００７５】
さらに、第５実施形態によれば、電子部品１０のような障害物があっても、超音波ホーン１４に半導体チップ保持部材１５が直接固定されているのではなく、超音波ホーン１４に上下方向沿いに延びた上記たわみ振動部１４１により半導体チップ保持部材１５を支持しているため、超音波ホーン１４が電子部品１０に接触せずに、たわみ振動部１４１が電子部品１０を避けてＩＣチップ６を接合基板３に対して位置決めすることができるため、電子部品１０のような障害物がある場合にも、ＩＣチップ６の接合を確実に行うことができる。
【００７６】
また、第５実施形態によれば、ボイスコイルモータ１１による加圧力５１が大きくなっても、超音波ホーン１４の節部と節部による、加圧力５１に対する両持ち構造であるため、半導体チップ保持部材１５の下端面であるＩＣチップ保持面と接合基板３の接合面との間の平行度が崩れることなく、ＩＣチップ６に対して超音波振動が安定して伝達することができる。また、超音波ホーン１４の取付面１２ａに加圧負荷等により歪みが発生しても、上記取付部１４２，１４３を有するリブ構造が弾性変形してその歪みを吸収する為、超音波ホーン１４が歪むことなく安定した共振状態を維持でき、ＩＣチップ６と接合基板３との十分な接合強度が得られ、接合信頼性が向上する。
【００７７】
また、第５実施形態によれば、超音波ホーン１４のたわみ振動部１４１の下端部の貫通穴１４１ｂに半導体チップ保持部材１５の取付軸部１５２を下方より上向きに挿入し、取付軸部１５２の軸方向と直交する方向から、取付ボルト２６の先端を取付軸部１５２に接触させてたわみ振動部１４１から上記半導体チップ保持部材１５の取付軸部１５２が抜け落ちないように固定しているため、取付ボルト２６を緩めることにより、半導体チップ保持部材１５と取付軸部１５２との取付角度が異なる半導体チップ保持部材１５、又は、たわみ振動部１４１の下端面に対して傾斜した下端面を有する半導体チップ保持部材１５に容易に交換することができて、たわみ振動部１４１に対する半導体チップ保持部材１５の取付角度が容易に調整できるとともに、半導体チップ保持部材１５が摩耗したときにも、交換が容易である。
【００７８】
（第６実施形態）
本発明の第６実施形態にかかるフリップチップ実装用超音波接合方法を実施することができるフリップチップ実装用超音波接合装置は、たわみ振動部１４１の下端部での半導体チップ保持部材１５の保持構造が第４，５実施形態と異なるものである。すなわち、たわみ振動部１４１の下端部での半導体チップ保持部材１５の保持構造が、図２０に示すように、たわみ振動部１４１に、割締め穴部１４６を設け、その割締め穴部１４６に上記半導体チップ保持部材１５に設けた取付軸部１５２を挿入し、その取付軸部１５２の軸方向に垂直に上記割締め穴１４６にねじ穴１４６ａを設け、ねじ穴１４６ａに取付ボルト２７をねじ込むことにより、上記割締め穴１４６の内面で上記半導体チップ保持部材１５の取付軸部１５２を把持して上記半導体チップ保持部材１５を上記たわみ振動部１４１に締結固定するようにしている。
【００７９】
このような第６実施形態によれば、超音波ホーン１４のたわみ振動部１４１の下端部の割締め穴１４６内に半導体チップ保持部材１５の取付軸部１５２を下方より上向きに挿入し、割締め穴１４６の軸方向とは垂直に形成されたねじ穴１４６ａに取付ボルト２７をねじ込むことにより、上記割締め穴１４６の内面で上記半導体チップ保持部材１５の取付軸部１５２を把持して上記半導体チップ保持部材１５を上記たわみ振動部１４１に締結固定するようにしている。このため、取付ボルト２７を緩めることにより、半導体チップ保持部材１５と取付軸部１５２との取付角度が異なる半導体チップ保持部材１５、又は、たわみ振動部１４１の下端面に対して傾斜した下端面を有する半導体チップ保持部材１５に容易に交換することができて、たわみ振動部１４１に対する半導体チップ保持部材１５の取付角度が容易に調整できるとともに、半導体チップ保持部材１５が摩耗したときにも、交換が容易である。
【００８０】
（第７実施形態）
本発明の第７実施形態にかかるフリップチップ実装用超音波接合方法を実施することができるフリップチップ実装用超音波接合装置は、たわみ振動部１４１の下端部での半導体チップ保持部材１５の保持構造が第４，５，６実施形態と異なるものである。すなわち、たわみ振動部１４１の下端部での半導体チップ保持部材１５の保持構造が、図２１に示すように、上記半導体チップ保持部材１５をＩＣチップ６に対して、上下方向と直交する横方向に対して斜め方向に超音波振動を与える超音波ホーン１４の上下方向沿いに設けたたわみ振動部１４１は、接合基板３の接合面に対して垂直な貫通穴１４１１を設け、その下端部に下向きに広がった２０゜〜４０゜の屋根型又は円錐型の傾斜面１４１２を設けている。上記半導体チップ保持部材１５に相当する半導体チップ保持部材１５４は、その中心部に下端面から上向きに中央部まで延びるスリット１５４３を設けるとともに、下端部の円板状の半導体チップ保持部１５４ａにＩＣチップ６を横方向から保持して横方向に脱落しないようにするためのＩＣチップ６より少し大きめの窪み１５４１を設けて、窪み１５４１内にＩＣチップ６を隙間を介して遊嵌可能としている。また、半導体チップ保持部材１５４の円板状の半導体チップ保持部１５４ａの上部には、上記たわみ振動部１４１に設けた屋根型又は円錐型の傾斜面１４１２と大略同じ傾斜角度の傾斜面１５４２を設け、その上に取付軸部１５４４を設けて構成されている。上記たわみ振動部１４１と上記半導体チップ保持部材１５４は、上記加圧装置１１により、加圧力５１で示されるように下向きに加圧されると、上記たわみ振動部１４１の傾斜面１４１２と上記半導体チップ保持部材１５４の傾斜面１５４２が係合して当接し、半導体チップ保持部材１５４がＩＣチップ６を挟み込むように構成されている。また、上記半導体チップ保持部材１５４は、その取付軸部１５４４の中間部の側面に設けた円錐状にへこんだ切欠部１５４５に、その取付軸部１５４４の軸方向に垂直に、上記たわみ振動部１４１に設けたボールプランジャ２８の先端のボール２８ａが押し当てられ、上記半導体チップ保持部材１５４が上記たわみ振動部１４１と一体的に上方向に引き上げられるように構成している。
【００８１】
以下に、上記フリップチップ実装用の超音波接合装置を用いた超音波接合方法を説明する。
【００８２】
まず、ＩＣチップ６は、半導体チップ保持部材１５４に吸引用配管２４を通じて吸着固定され、認識動作を経て、接合基板３の所定位置に位置決めされる。
【００８３】
次いで、ＩＣチップ６は、上記フリップチップ実装用超音波接合装置１により、ＩＣチップ６や接合基板３の厚み方向に上記半導体チップ保持部材１５を移動させるとともに、ボイスコイルモータ１１と接合加圧制御装置１６にて動作制御され、ＩＣチップ６と接合基板３との接合のための加圧力５１による加圧押し込みが行われる。この加圧力５１により、たわみ振動部１４１の下端部の円錐型の傾斜面１４１２が、半導体チップ保持部材１５４の大略同じ傾きの傾斜面１５４２を加圧力５２で下向きに押し込む。図２１に示すように、この加圧力５２の分力５３が横方向に働くことにより、半導体チップ保持部材１５４に設けられたスリット１５４３が狭められるように半導体チップ保持部材１５４の全体が撓み、半導体チップ保持部材１５４の窪み１５４１の内面同士が横方向沿いに互いに接近する方向に撓み、窪み１５４１の内面によりＩＣチップ６を挟み込む。その後、ボイスコイルモータ１１の先に取り付けられたブラケット１２に取付けられた超音波ホーン１４の振動子１３に超音波発振器１７より超音波振動信号が送られ、振動子１３から発生した縦振動を超音波ホーン１４が増幅し、更に超音波ホーン１４に上下方向沿いに設けられた上記たわみ振動部１４１に、超音波振動が与えられる。この超音波振動がＩＣチップ６に機械的に伝達され、ＩＣチップ６の各バンプ８と接合基板３の各電極９とが金属接合される。
【００８４】
この後、ボイスコイルモータ１１と接合加圧制御装萱１６にて動作制御されて加圧押し込みの加圧力５１がゼロとなり、たわみ振動部１４１の先端の円錐型の傾斜面１４１２と、半導体チップ保持部材１５４の傾斜面１５４２との間での加圧力５２もゼロとなり、この加圧力５２の分力５３もゼ口となる。この結果、半導体チップ保持部材１５４の弾性力により、スリット１５４３が元の間隔まで復帰し、半導体チップ保持部材１５４の窪み１５４１の内面がＩＣチップ６の側面から離れ、ボイスコイルモータ１１と接合加圧制御装置１６により、たわみ振動部１４１と半導体チップ保持部材１５４とが一体的に上昇させられて、ＩＣチップ６から離れるように動作制御される。
【００８５】
この第７実施形態によれば、半導体チップ保持部材１５４の下端部が、加圧しながらＩＣチップ６を機械的に両側から挟み込みつつ超音波振動を付与するため、ＩＣチップ６が半導体チップ保持部材１５４に対して同じ振動挙動をし、超音波振動が半導体チップ保持部材１５４からＩＣチップ６に安定して伝達される。これにより、ＩＣチップ６と接合基板３との十分な接合強度が得られ、接合信頼性が向上する。また、ＩＣチップ６が半導体チップ保持部材１５４に対して同じ振動挙動をするため、半導体チップ保持部材１５４によるＩＣチップ６へのダメージが無い。
【００８６】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。
【００８７】
例えば、図２２に示すように、例えばＩＣチップ６の材質や厚み又は基板３の材質や厚みなどの接合条件により、超音波ホーン１４の角度θを上記５゜〜３５゜の範囲内の任意の値に傾斜角度を調整することができるような傾斜角度調整装置２９を備えるようにしてもよい。この傾斜角度調整装置２９は以下のような構造を有している。
【００８８】
すなわち、ブラケット１２に球面状凸部３８を設け、球面状凸部３８に摺動する球面状凹部３７をブラケット１２を支持する支持部材３５に設け、かつ、球面状凸部３８と球面状凹部３７とが常時当接するようにバネ３４で付勢させることにより、球面状凸部３８と球面状凹部３７とで第１球面軸受３６を構成する。また、第１球面軸受３６の球面状凹部３７の表面には第１吸引通路３１に連通する吸引開孔を形成して、第１吸引通路３１により吸引動作させるときには球面状凸部３８と球面状凹部３７とが移動不可に固定される一方、吸引動作を緩めるときには、球面状凸部３８と球面状凹部３７とが相対的に移動可能としている。ブラケット１２の上端部のねじ穴１２ｅには、角度調整ねじ３９をねじ込んでその先端を支持部材３５の側面に当接させている。よって、角度調整ねじ３９を回すことにより、第３吸引通路３３での吸引動作を緩めるときに限り、支持部材３５に対してブラケット１２の上端部が接離する方向に移動可能としている。
【００８９】
また、超音波ホーン１４の下端部に球面状凹部１４ｆを形成し、球面状凹部１４ｆに摺動可能な球面状凸部１５ｆを半導体チップ保持部材１５の上部に形成することにより、球面状凸部１５ｆと球面状凹部１４ｆとで第２球面軸受１３４を構成する。また、第２球面軸受１３４の球面状凹部１４ｆの表面には第２吸引通路３２に連通する吸引開孔を形成して、第２吸引通路３２により吸引動作させるときには球面状凸部１５ｆと球面状凹部１４ｆとが移動不可に固定される一方、吸引動作を緩めるときには、球面状凸部１５ｆと球面状凹部１４ｆとが相対的に移動可能としている。また、超音波ホーン１４は、ブラケット１２に対して、先の実施形態に示したような構造で支持又は回転可能に支持されることにより、ブラケット１２に対する超音波ホーン１４の傾斜角度θを調整可能とする。
【００９０】
このように構成することにより、第１吸引通路３１での吸引動作における真空圧を大気圧側に緩めたのち、角度調整ねじ３９を回すことにより、支持部材３５に対してブラケット１２の上端部が接近又は離反する方向に移動させて、第１球面軸受３６の球面状凸部３８を球面状凹部３７に対して摺動させて第１球面軸受３６の傾斜角度θを振る。この結果、超音波ホーン１４の傾斜角度θが振られ、第１吸引通路３１での吸引動作における真空圧を上げることで、超音波ホーン１４の傾斜角度θを真空吸着により固定する。
【００９１】
次いで、第２吸引通路３２での吸引動作における真空圧を大気圧側に緩めた状態で、加熱ステージ４の上面（基板載置面）に半導体チップ保持部材１５の下端面（ＩＣチップ吸着面）を押し当て、第２球面軸受１３４において第２球面軸受１３４の球面状凸部１５ｆを球面状凹部１４ｆに対して摺動させて、半導体チップ保持部材１５の下端面と加熱ステージ４の上面との平行度を出した状態で、第２吸引通路３２での吸引動作における真空圧を上げ、半導体チップ保持部材１５の下端面と加熱ステージ４の上面とを略平行に保持して真空吸着保持により傾斜角度θを固定する。その後、半導体チップ保持部材１５を移動させて、半導体チップ保持部材１５の下端面でのＩＣチップ６の真空吸着保持は、吸引用配管２４を有する第３吸引通路３３での吸引動作にて行う。
【００９２】
このような構成によれば、傾斜角度調整装置２９により、例えばＩＣチップ６の材質や厚み又は基板３の材質や厚みなどの接合条件により、超音波ホーン１４の傾斜角度θを上記５゜〜３５゜の範囲内の任意の値に傾斜角度を調整することができる。また、ＩＣチップ６の接合状態を見て、超音波ホーン１４の傾斜角度θの微調整を行うことができる。
【００９３】
また、本発明は、フリップチップ実装用の超音波接合方法及び超音波接合装置にのみ適用されるのではなく、他の用途にも適用することができる。例えば、ＩＣチップ６などの電子部品にバンプ８を形成するバンプ形成方法及び装置にも適用することができる。一例を図２３に示す。図２３において、加熱ステージ４１上に対象物であるＩＣチップ６を載置する一方、ＸＹテーブル４８に基部の回動支点が取付けられかつキャピラリ駆動部４９により回動支点回りに揺動可能な支持部材４６に、超音波ホーン４２と金線クランパー４３とが支持されている。金線クランパー４３の先端には、金線テンショナー４４から所定の張力を付与しつつ供給される金線４５を保持するキャピラリ４７が配置されている。超音波ホーン４２は、上記各実施形態と同様に、その傾斜角度θを上記５゜〜３５゜の範囲内の任意の値に設定している。
【００９４】
このような構成のバンプ形成装置によれば、金線テンショナー４４からキャピラリ４７に供給されてキャピラリ４７の下端から突出した金線４５の下端を放電等により溶融させてボールを形成する。その後、ＸＹテーブル４８により、加熱ステージ４１上のＩＣチップ６に対するキャピラリ４７の位置を直交する２方向であるＸＹ方向に位置決めする。その後、キャピラリ駆動部４９により、回動支点回りに超音波ホーン４２と金線クランパー４３とを揺動させて、形成されたボールをキャピラリ４７を介して加熱ステージ４１上のＩＣチップ６に押し付けて超音波ホーン４２から超音波振動を付与して、ＩＣチップ６のパッド上にバンプ８を形成する。
【００９５】
このようにＩＣチップ６のパッド上にバンプ８を形成する場合にも、超音波ホーン４２は、その傾斜角度θを上記５゜〜３５゜の範囲内の任意の値に設定することにより、言い換えれば、ＩＣチップ６に対してバンプ８を上下方向と直交する横方向に対して斜め方向（５°〜３５°方向）から超音波振動を与えることでバンプ形成するようにしている。よって、キャピラリ４７に保持された金線４５が超音波ホーン４２に対して同じ振動挙動をし、超音波振動が安定して金線４５に伝達され、金線４５により形成されるバンプ８とＩＣチップ６との十分な接合強度が得られ、接合品質を向上させることができる。また、金線４５により形成されるバンプ８が超音波ホーン４２に対して同じ振動挙動をするため、超音波ホーン４２によるＩＣチップ６へのダメージが無く、商品イメージも向上させることができる。
【００９６】
なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
【００９７】
【発明の効果】
以上、詳述したように、本発明のフリップチップ実装用の超音波接合方法及び超音波接合装置によれば、接合基板に対して半導体チップを上記半導体チップの上記接合面沿いの横方向に対して斜め方向（５°〜３５°方向）から超音波振動を与えることで接合するようにしている。よって、半導体チップが半導体チップ保持部材に対し同じ振動挙動をし、超音波振動が安定して半導体チップに伝達され、半導体チップと接合基板との十分な接合強度が得られ、接合品質を向上させることができる。また、半導体チップが半導体チップ保持部材に対し同じ振動挙動をするため、半導体チップ保持部材による半導体チップへのダメージが無く、商品イメージも向上させることができる。
【００９８】
また、本発明のフリップチップ実装用の超音波接合方法及び超音波接合装置においては、半導体チップを基板上にフリップチップ実装するプロセスにおいて、半導体チップにバンプを形成し、基板との位置合わせした後、加圧しながら半導体チップに対して上記半導体チップの上記接合面沿いの横方向に対して斜め方向（５゜〜３５゜方向）に超音波振動を与えて接合するようにすれば、半導体チップ保持部材の先端が、加圧しながら半導体チップに対して上記半導体チップの上記接合面沿いの横方向に対して斜め方向（５゜〜３５゜方向）に超音波振動するため、半導体チップが半導体チップ保持部材に対し同じ振動挙動をし、超音波振動が安定して半導体チップに伝達される。これにより、半導体チップと接合基板との十分な接合強度が得られ、接合信頼性が向上する。また、半導体チップが半導体チップ保持部材に対し同じ振動挙動をするため、半導体チップ保持部材による半導体チップへのダメージが無い。
【００９９】
本発明のフリップチップ実装用の超音波接合装置においては、ボイスコイルモータによる加圧力が大きくなっても、超音波ホーンがよ下方向に傾くことなく、半導体チップ保持部材の先端面と接合基板の接合面との間の平行度が保たれる。また、超音波ホーンの節に歪みが発生しても、超音波ホーンの共振状態が崩れることなく半導体チップに対する振動振幅が安定する。これにより、半導体チップと接合基板との十分な接合強度が得られ、接合信頼性が向上する。
【０１００】
また、本発明のフリップチップ実装用の超音波接合装置においては、超音波ホーンの縦振動部先端に、上下方向沿いにたわみ振動部を一体型で設ける為、超音波振動状態が安定し、半導体チップの振動振幅が安定する。これにより、半導体チップと接含基板との十分な接合強度が得られ、接合信頼性が向上する。
【０１０１】
また、本発明のフリップチップ実装用の超音波接合装置においては、半導体チップ保持部材の先端が、機械的に半導体チップを挟み込み超音波振動するため、半導体チップが半導体チップ保持部材に対し滑ることなく、超音波振動が安定して半導体チップに伝達される。これにより、半導体チップと接合基板との十分な接合強度が得られ、接合信頼性が向上する。また、半導体チップが半導体チップ保持部材に対し同じ振動挙動をするため、半導体チップ保持部材による半導体チップへのダメージが無い。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （Ａ），（Ｂ）はそれぞれ本発明の第１実施形態のフリップチップ実装用の超音波接合方法の工程を示す説明図である。
【図２】 上記第１実施形態のフリップチップ実装用の超音波接合装置の正面図である。
【図３】 上記フリップチップ実装用の超音波接合装置の半導体チップ保持部材の保持構造を示す正面図である。
【図４】 （Ａ），（Ｂ）はそれぞれ上記フリップチップ実装用の超音波接合装置の超音波ホーンの取付け構造を示す正面図である。
【図５】 上記第１実施形態のフリップチップ実装用の超音波接合方法と従来の超音波接合方法との比較において、ＩＣチップ内のバンプの個数と接合不良の割合との関係を示す図である。
【図６】 上記第１実施形態のフリップチップ実装用の超音波接合方法において、超音波振動が上下方向すなわちＺ方向の成分を有することを示す説明図である。
【図７】 上記第１実施形態と従来のフリップチップ実装用の超音波接合方法との比較における接合時間の比較を示す説明図である。
【図８】 上記第１実施形態と従来のフリップチップ実装用の超音波接合装置の上記半導体チップ保持部材のコレットとＩＣチップとの関係を示す説明図である。
【図９】 上記第１実施形態のフリップチップ実装用の超音波接合方法における超音波振動と上下方向の加圧力との関係を示す説明図である。
【図１０】 上記第１実施形態のフリップチップ実装用の超音波接合方法における超音波振動と上下方向の加圧力との関係を示すグラフである。
【図１１】 本発明の第１実施形態のフリップチップ実装用の超音波接合装置の斜視図である。
【図１２】 図１１のフリップチップ実装用の超音波接合装置の超音波接合ヘッド部の斜視図である。
【図１３】 本発明の第２実施形態の半導体チップ保持部材の保持構造を示す正面図である。
【図１４】 本発明の第３実施形態の半導体チップ保持部材の保持構造を示す正面図である。
【図１５】 本発明の第４実施形態のフリップチップ実装用の超音波接合装置の正面図である。
【図１６】 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ上記第４実施形態のフリップチップ実装用の超音波接合装置の半導体チップ保持部材の保持構造を示す左側断面図（図１６（Ｂ）でのＸ−Ｘ線断面図）、正面図、及び、底面図である。
【図１７】 本発明の第５実施形態のフリップチップ実装用の超音波接合装置の正面図である。
【図１８】 （Ａ），（Ｂ）はそれぞれ上記第５実施形態のフリップチップ実装用の超音波接合装置の超音波ホーンの平面図と正面図である
【図１９】 （Ａ），（Ｂ）はそれぞれ上記第５実施形態のフリップチップ実装用の超音波接合装置の超音波ホーン取付け部の平面図と正面図である。
【図２０】 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ本発明の第６実施形態のフリップチップ実装用の超音波接合装置の半導体チップ保持部材の保持構造を示す左側断面図（図２０（Ｂ）でのＸ−Ｘ線断面図）、正面図、及び、底面図である。
【図２１】 本発明の第７実施形態のフリップチップ実装用の超音波接合装置の半導体チップ保持部材の保持構造を示す一部断面正面図である。
【図２２】 本発明の他の実施形態のフリップチップ実装用の超音波接合装置の超音波ホーンの傾斜角度を調整可能な傾斜角度調整装置を有する超音波接合装置の正面図である。
【図２３】 本発明をバンプ形成方法及び装置に適用した例を示すバンプ形成装置の正面図である。
【図２４】 従来のフリップチップ超音波接合設備の斜視図である。
【図２５】 従来のフリップチップ超音波接合ヘッド部の斜視図である。
【図２６】 従来のフリップチップ超音波ホーンの正面図である。
【図２７】 （Ａ），（Ｂ）はそれぞれ従来のフリップチップ超音波ホーンにより接合されたＩＣチップと基板との接合状態を示す部分平面図及び側面図である。
【符号の説明】
１…フリップチップ実装用超音波接合装置、１Ａ…ＩＣチップ取出装置、２Ａ…基板搬送装置、２Ｂ…基板搬送装置、３…基板、４…加熱ステージ、５…ウエハーシート、６…ＩＣチップ、６ａ…パッド、７…加熱制御装置、８…バンプ、９…電極、１０…電子部品、１１…ボイスコイルモータ、１１ａ…駆動軸、１１１…加圧力、１２…ブラケット、１２ａ…取付板、１２ｅ…ねじ穴、１３…超音波振動子、１４…超音波ホーン、１４ａ…取付けフランジ、１４ｂ…下端面、１４ｃ…貫通穴、１４ｄ…ねじ穴、１４ｅ…ねじ穴、１４ｆ…球面状凹部、１４１…たわみ振動部、１４１ａ…吸引通路、１４１ｂ…貫通穴、１４１ｅ…ねじ穴、１４１１…貫通穴、１４１２…傾斜面、１４２，１４３…リブ、１４４，１４５…取付部、１４３１…リブ、１４３２…第１折り曲げ部、１４３３…第２折り曲げ部、１４６…割締め穴部、１４６ａ…ねじ穴、１５…半導体チップ保持部材、１５ａ…コレット、１５ｂ…吸引孔、１５ｆ…球面状凸部、１５１０…取付軸部、１５１１…ねじ、１５２…取付軸部、１５３…取付軸部、１５３１…ねじ、１５４…半導体チップ保持部材、１５４ａ…半導体チップ保持部、１５４１…窪み、１５４２…傾斜面、１５４３…スリット、１５４４…取付軸部、１５４５…切欠部、１６…接合加圧制御装置、１７…超音波発振器、２０…超音波ホーンの超音波振動方向、２１…ＩＣチップの超音波振動方向、２４…吸引用配管、２５…ボルト、２５１…ナット、２６…取付ボルト、２７…取付ボルト、２８…ボールプランジャ、２８ａ…ボール、２９…傾斜角度調整装置、３０…フリップチップ実装装置、３１…第１吸引通路、３２…第２吸引通路、３３…第３吸引通路、１３４…バネ、３５…支持部材、３６…第１球面軸受、３７…球面状凹部、３８…球面状凸部、３９…角度調整ねじ、４１…加熱ステージ、４２…超音波ホーン、４３…金線クランパー、４４…金線テンショナー、４５…金線、４６…支持部材、４７…キャピラリ、４８…ＸＹテーブル、４９…キャピラリ駆動部、５１，５２…加圧力、５３…分力、１３４…第２球面軸受。
Claims (10)
- 半導体チップ（６）に加圧及び超音波振動を与えて基板（３）に上記半導体チップを接合する超音波接合装置において、
上記半導体チップの接合面を上記基板の接合面に対し略平行を保ちつつ保持する半導体チップ保持部材（１５）と、
上記半導体チップ保持部材に保持された上記半導体チップに、上記半導体チップの上記接合面沿いの横方向に対して斜め方向に上記超音波振動を与える超音波ホーン（１４）と、
上記超音波ホーンに上記超音波振動を与える振動子（１３）と、
上記超音波ホーンを保持し、かつ、上記半導体チップ保持部材を介して上記半導体チップに上記基板に対して加圧力を与える加圧装置（１１）と、を備え、
上記超音波ホーンの先端に、上記基板の接合面に対して直交する方向に延びる穴（１４ｃ）を設け、その穴に上記半導体チップ保持部材に設けた取付軸部（１５１０）を挿入し、その取付軸部にねじ（１５１１）を設け、そのねじと該ねじにねじ込まれるナット（２５１）とで上記超音波ホーンの先端に上記半導体チップ保持部材を取り外し可能に固定する、超音波接合装置。 - 上記超音波ホーン先端に、上記基板の接合面に対して直交する方向に延びる穴（１４ｃ）を設け、その穴に上記半導体チップ保持部材に設けた取付軸部（１５２）を挿入し、その取付軸部に直交するように上記超音波ホーンの先端で延びるねじ穴（１４ｅ）を設け、上記ねじ穴と該ねじ穴にねじ込まれる取付ねじ（２６）とで上記超音波ホーンの先端に上記半導体チップ保持部材を取り外し可能に固定する請求項１に記載の超音波接合装置。
- 上記超音波ホーンの先端に、上記基板の上記接合面に対して垂直なねじ穴（１４ｄ）を設け、そのねじ穴に上記半導体チップ保持部材に設けた取付軸部（１５３）のねじ（１５３１）をねじ込み、上記超音波ホーンの先端に上記半導体チップ保持部材を取り外し可能に固定する請求項１に記載の超音波接合装置。
- 上記超音波ホーンが、上記半導体チップの上記接合面沿いでかつ上下方向と直交する上記横方向に対して斜め方向に上記超音波振動を上記半導体チップに与えるとともに、
上記超音波ホーンの先端に上下方向沿いに設けられ、かつ、上記基板側の端部に上記半導体チップ保持部材を配置して上記超音波振動を伝達するたわみ振動部（１４１）をさらに備えるようにした請求項１に記載の超音波接合装置。 - 上記超音波ホーンが、上記半導体チップの上記接合面沿いでかつ上下方向と直交する上記横方向に対して斜め方向に上記超音波振動を上記半導体チップに与えるとともに、上記超音波ホーンは、上記超音波振動の縦振動の２個所の節に相当する節部で保持され、
上記超音波ホーンの上記超音波振動の縦振動の節と節との間の振動の腹に相当する部分に上下方向沿いに設けられ、かつ、上記基板側の端部に上記半導体チップ保持部材を配置して上記超音波振動を伝達するたわみ振動部（１４１）をさらに備えるようにした請求項１に記載の超音波接合装置。 - 上記超音波ホーンは、上記超音波ホーンの上記超音波振動の縦振動の２個所の節に相当する節部からリブ（１４２，１４３）を一度引き出し、上記リブに対して直角に曲げた取付部（１４４，１４５）を上記加圧装置（１１）に保持するようにした請求項５に記載の超音波接合装置。
- 上記超音波ホーンは、上記超音波ホーンの上記超音波振動の縦振動の２個所の節に相当する節部において、超音波ホーン１４の両側からそれぞれリブ（１４３１）を横方向に−度引き出し、上記リブから縦振動方向に直角に折り曲げて第１折り曲げ部（１４３２）を形成し、上記第１折り曲げ部から更にその反対方向に直角に折り曲げて第２折り曲げ部（１４３３）を形成し、この第２折り曲げ部にリブ（１４２，１４３）を形成し、該リブに対して直角に曲げた取付部（１４４，１４５）を上記加圧装置（１１）に保持するするようにした請求項６に記載の超音波接合装置。
- 上記超音波ホーンが、上記半導体チップの上記接合面沿いでかつ上下方向と直交する上記横方向に対して斜め方向に上記超音波振動を上記半導体チップに与えるとともに、
上記超音波ホーンの先端に上下方向沿いに設け、かつ、上記基板側の端部に上記半導体チップ保持部材を配置して上記超音波振動を伝達するたわみ振動部（１４１）を備え、
上記基板の上記接合面に対して垂直な穴（１４１ｂ）を設け、その穴に上記半導体チップ保持部材に設けた取付軸部（１５２）を挿入し、その取付軸部の軸方向に対して垂直に上記たわみ振動部にねじ穴（１４１ｅ）を設け、上記ねじ穴と上記ねじ穴にねじ込む取付ねじ（２６）とで上記たわみ振動部に上記半導体チップ保持部材を取り外し可能に固定するようにした請求項４又は５に記載の超音波接合装置。 - 上記超音波ホーンが、上記半導体チップの上記接合面沿いでかつ上下方向と直交する上記横方向に対して斜め方向に上記超音波振動を上記半導体チップに与えるとともに、
上記超音波ホーンの先端の上下方向沿いに設け、かつ、上記基板側の端部に上記半導体チップ保持部材を配置して上記超音波振動を伝達するたわみ振動部（１４１）に、割締め穴部（１４６）を設け、その割締め穴に上記半導体チップ保持部材に設けた取付軸部（１５２）を挿入し、その取付軸部の軸方向に垂直に上記割締め穴部にねじ穴（１４６ａ）を設け、上記ねじ穴と上記ねじ穴にねじ込まれる上記半導体チップ保持部材を取付ねじ（２７）とで上記たわみ振動部に上記半導体チップ保持部材を取り外し可能に固定する請求項４又は５に記載の超音波接合装置。 - 上記超音波ホーンが、上記半導体チップの上記接合面沿いでかつ上下方向と直交する上記横方向に対して斜め方向に上記超音波振動を上記半導体チップに与えるとともに、
上記超音波ホーンの先端に上下方向沿いに設け、かつ、上記基板側の端部に上記半導体チップ保持部材を配置して上記超音波振動を伝達するたわみ振動部（１４１）は、上記基板の上記接合面に対し垂直な穴（１４１１）を設け、その先端に２０゜〜４０゜の屋根型の傾斜面（１４１２）を設けるとともに、
上記半導体チップ保持部材は、その先端の中心部にスリット（１５４３）を設け、上記半導体チップを横方向から保持する構成の上記半導体チップより少し大きめの窪み（１５４１）を設け、その上部に上記たわみ振動部に設けた屋根型の傾斜面の傾斜角度と大略同じ傾斜角度の傾斜面（１５４２）を設け、その上に取付軸部（１５４４）を構成し、
上記たわみ振動部と上記半導体チップ保持部材は、上記加圧装置により加圧されると、上記たわみ振動部と上記半導体チップ保持部材に設けた上記傾斜面同士が互いに当接し合い、かつ、上記スリットを狭めるように上記半導体チップ保持部材が撓むことにより上記半導体チップ保持部材の上記窪みの内面が上記半導体チップを挟み込むように構成され、
上記半導体チップ保持部材は、その取付軸部に設けた切欠部（１５４５）に、その取付軸部（１５４４）の軸方向に対して垂直に上記たわみ振動部に設けたボールプランジャ（２８）が押し当てられ、上記たわみ振動部と一体的に上記半導体チップ保持部材が上方向に引き上げられるように構成されている請求項４又は５に記載の超音波接合装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001014528A JP4299469B2 (ja) | 2001-01-23 | 2001-01-23 | 超音波接合装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001014528A JP4299469B2 (ja) | 2001-01-23 | 2001-01-23 | 超音波接合装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002217242A JP2002217242A (ja) | 2002-08-02 |
| JP4299469B2 true JP4299469B2 (ja) | 2009-07-22 |
Family
ID=18881213
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001014528A Expired - Fee Related JP4299469B2 (ja) | 2001-01-23 | 2001-01-23 | 超音波接合装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4299469B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004030078A1 (ja) * | 2002-09-26 | 2004-04-08 | Toray Engineering Co., Ltd. | 接合装置 |
| JP4423166B2 (ja) | 2004-10-29 | 2010-03-03 | 富士通株式会社 | 電子部品の超音波実装方法および超音波実装装置 |
| JP4626292B2 (ja) * | 2004-12-17 | 2011-02-02 | 日本電気株式会社 | 超音波ホーンとこれを用いたボンディング装置 |
| JP4634343B2 (ja) * | 2006-07-14 | 2011-02-16 | 芝浦メカトロニクス株式会社 | 超音波実装ツール及び電子部品の実装装置 |
| JP5506899B1 (ja) * | 2012-12-25 | 2014-05-28 | 三菱電機エンジニアリング株式会社 | 超音波接合方法及び超音波接合装置 |
| TWI531013B (zh) * | 2013-06-26 | 2016-04-21 | Shinkawa Kk | 覆晶黏晶用晶片保持工具以及覆晶黏晶方法 |
| CN115662937B (zh) * | 2022-12-29 | 2023-03-17 | 四川晶辉半导体有限公司 | 一种芯片安装设备 |
-
2001
- 2001-01-23 JP JP2001014528A patent/JP4299469B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2002217242A (ja) | 2002-08-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI334804B (en) | Transducer assembly for a bonding apparatus | |
| JP5313751B2 (ja) | 電子部品装着装置 | |
| JP3855973B2 (ja) | 超音波接合方法および超音波接合装置 | |
| JP4299469B2 (ja) | 超音波接合装置 | |
| KR100950977B1 (ko) | 횡진동 방식의 전파장 초음파 용착기 및 이를 구비한초음파 본딩 장치 | |
| JPH07153765A (ja) | ボール状バンプの接合方法及び接合装置 | |
| JP3767812B2 (ja) | 電子部品製造装置および電子部品製造方法 | |
| JP3745927B2 (ja) | 実装装置 | |
| JP3692080B2 (ja) | 超音波ボンディング装置と、そのボンディング方法 | |
| JP3487162B2 (ja) | ボンディングツールおよびボンディング装置 | |
| KR100950980B1 (ko) | 횡진동 방식의 반파장 초음파 용착기 및 이를 구비한초음파 본딩 장치 | |
| JP5675213B2 (ja) | 電子部品の実装装置 | |
| JP4423165B2 (ja) | 電子部品の超音波実装方法 | |
| JP2001014625A (ja) | スライダとリード線の超音波接合方法、及び接合検査方法 | |
| JP3882792B2 (ja) | 接合装置および接合用ツール | |
| EP1512485A1 (en) | Method and apparatus for mounting electronic part applying ultrasonic vibrating in a plurality of directions, and electronic circuit apparatus | |
| JP4345815B2 (ja) | 超音波接合方法および超音波接合装置 | |
| JP2002271010A (ja) | 電子部品及び基板の製造方法 | |
| JPH11307597A (ja) | 電子部品のボンディングツールおよびボンディング装置 | |
| JP4529608B2 (ja) | 超音波接合装置 | |
| JP3729153B2 (ja) | 電子部品のボンディング装置およびボンディングツール | |
| JP2007158141A (ja) | 電子部品装着装置および電子部品装着方法 | |
| JP4144551B2 (ja) | 電子部品のボンディングツールおよびボンディング装置 | |
| JP4815309B2 (ja) | 超音波実装ツール及び電子部品の実装装置 | |
| JP2001057376A (ja) | ボンディング装置及び基板の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070213 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20081224 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090106 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090217 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090324 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090417 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120424 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130424 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130424 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140424 Year of fee payment: 5 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |