JP4423165B2 - 電子部品の超音波実装方法 - Google Patents
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Description
このフリップチップ接続によって半導体チップを実装する方法として、接合時に半導体チップに超音波振動を印加し、バンプと電極端子との接合部を合金化させて接続する方法が行われるようになってきた。
すなわち、電極端子が設けられた回路基板に、超音波振動を半導体チップに印加してフリップチップ接続により半導体チップを搭載する電子部品の超音波実装方法において、前記半導体チップに超音波振動を印加した際に、前記回路基板に伝達される振動の振幅が最大となる位置に合わせて前記回路基板を押さえて半導体チップを実装することを特徴とする。なお、この場合、半導体チップに印加する超音波振動は半導体チップのバンプ列の位置で振幅が最大となるように設定する場合に限られない。
また、前記回路基板を押さえる際に、半導体チップに印加する超音波振動の振動方向に直交する方向に配列されるバンプ列よりも内側で、かつ半導体チップの搭載領域の、前記超音波振動の振動方向に直交する方向の外側で、振動の振幅が最大となる位置に合わせて回路基板を押さえて半導体チップを実装することを特徴とする。
また、前記半導体チップに印加する超音波振動により回路基板が共振して回路基板の両端が振動の腹となる場合に、前記超音波振動の振動方向に平行な方向での前記回路基板の両端部を固定して半導体チップを実装することを特徴とする。
また、前記半導体チップに超音波振動を印加する際に、半導体チップのバンプの位置で超音波振動の振幅が最大となるように設定して半導体チップを実装することを特徴とする。半導体チップのバンプの位置で超音波振動の振幅を最大とすることで、半導体チップをより確実に回路基板に接合することができ、また回路基板の振動を抑制して実装されることでさらに確実な超音波実装がなされる。
図1は、本発明に係る電子部品の超音波実装方法を適用して回路基板20に半導体チップ10を搭載する実装装置の構成図を示す。
この実装装置50は、超音波ヘッド側の構成として、半導体チップ10をエア吸着して支持する超音波ヘッド52と、超音波ヘッド52に超音波振動を印加する超音波発信器54と、半導体チップ10を回路基板に向けて加圧する加圧機構56と、加圧機構56による荷重を制御する加圧制御部58とを備える。
図2は、本発明に係る電子部品の超音波実装方法の第1の実施の形態を示す。フリップチップ接続により半導体チップ10を回路基板20に超音波実装する際は、半導体チップ10のバンプ12を形成した面を下向きにし、バンプ12と回路基板20に設けられた電極端子22とを位置合わせして、半導体チップ10に超音波振動を作用させながら半導体チップ10を回路基板20に加圧して接合する。
図2(a)は、回路基板20の上面に半導体チップ10を配置し、図の左右方向(矢印の方向)を超音波振動の振動方向として半導体チップ10を回路基板20に接合している状態の平面図を示す。本実施形態では、半導体チップ10を接合する超音波振動の振動方向の半導体チップ10の外側に、半導体チップ10を挟む配置として一対の基板押さえ治具30、30を配置している。
図2では、半導体チップ10に印加される超音波振動の振動方向と平行な方向での半導体チップ10の外側の回路基板20の領域に、基板押さえ治具30を配置し、超音波振動の腹部分に相当する位置で回路基板20を押さえている。
図3は、本発明に係る電子部品の超音波実装方法の第2の実施の形態を示す。本実施形態の実装方法は、回路基板20に搭載される半導体チップ10のバンプ12の位置に合わせて基板押さえ治具31により回路基板20を押さえて実装することを特徴とする。
上述したように、超音波振動を半導体チップ10に印加して半導体チップ10を回路基板20にフリップチップ接続する際には、半導体チップ10のバンプ12と回路基板20の電極端子22とが配置される位置で超音波振動の振幅が最も大きくなるように設定することが有効である。
図3(a)は、回路基板20を基板押さえ治具31により押さえて回路基板20に半導体チップ10を超音波実装する際における平面配置を示す。基板押さえ治具31は半導体チップ10の配置位置と干渉しないように、半導体チップ10のバンプ列の延長線上の回路基板20上に配置される。基板押さえ治具31は半導体チップ10を挟んで対向する配置に4個所に配置されている。本実施形態で使用している基板押さえ治具31は狭領域で回路基板20を押さえることができるように細い棒状に形成したものである。
図4は、本発明に係る電子部品の超音波実装方法の第3の実施の形態を示す。本実施形態の実装方法も、半導体チップ10に印加される超音波振動の振幅が最大となる位置に合わせて基板押さえ治具32を配置し、基板押さえ治具32により回路基板20を押さえながら、半導体チップ10を超音波実装するものである。
本実施形態においては、半導体チップ10に印加する超音波振動の振動方向に直交する方向で、バンプ列の内側の領域に対応する回路基板20上に基板押さえ治具32を配置して超音波実装する。
図5は、本発明に係る電子部品の超音波実装方法の第4の実施の形態を示す。本実施形態の実装方法は、半導体チップ10に印加される超音波振動の振動方向(の矢印の方向)での回路基板20の両側縁を基板押さえ治具33により押さえて半導体チップ10を回路基板20に超音波実装することを特徴とする。
回路基板20の両端部を固定する方法としては、たとえば一対の基板押さえ治具33を用いて回路基板20を両側から挟み、基板押さえ治具33の側面を回路基板20の側面に当接させ内向きに押圧して固定する方法、回路基板20の両端縁に沿って基板押さえ治具33により回路基板20を支持ステージに押圧して固定する方法等が利用できる。
また、回路基板20を基板押さえ治具によって押さえる場合に、上記各実施形態での基板押さえ治具による押さえ方法を単独で使用する他に、他の押さえ方法をいくつか併用して利用することも有効である。
本発明に係る電子部品の超音波実装方法は、半導体チップ10を超音波実装する場合に限らず、超音波振動を利用して電子部品を回路基板等に実装する場合に、有効に利用することが可能である。
12 バンプ
20 回路基板
22 電極端子
30、31、32、33 基板押さえ治具
50 実装装置
52 超音波ヘッド
54 超音波発信器
60 アライメント機構
Claims (7)
- 電極端子が設けられた回路基板に、超音波振動を半導体チップに印加してフリップチップ接続により半導体チップを搭載する電子部品の超音波実装方法において、
前記半導体チップに超音波振動を印加した際に、前記回路基板に伝達される振動の振幅が最大となる位置に合わせて前記回路基板を押さえて半導体チップを実装することを特徴とする電子部品の超音波実装方法。 - 前記回路基板を押さえる際に、半導体チップに印加する超音波振動の振動方向に平行な方向での半導体チップの外側で、振動の振幅が最大となる位置に合わせて回路基板を押さえて半導体チップを実装することを特徴とする請求項1記載の電子部品の超音波実装方法。
- 前記回路基板を押さえる際に、
半導体チップに印加する超音波振動の振動方向に直交する方向に配列されるバンプ列の延長線上における、半導体チップの搭載領域の外側で回路基板を押さえて半導体チップを実装することを特徴とする請求項1記載の電子部品の超音波実装方法。 - 前記回路基板を押さえる際に、
半導体チップに印加する超音波振動の振動方向に直交する方向に配列されるバンプ列よりも内側で、かつ半導体チップの搭載領域の、前記超音波振動の振動方向に直交する方向の外側で、振動の振幅が最大となる位置に合わせて回路基板を押さえて半導体チップを実装することを特徴とする請求項1記載の電子部品の超音波実装方法。 - 前記半導体チップに印加する超音波振動により回路基板が共振して回路基板の両端が振動の腹となる場合に、
前記超音波振動の振動方向に平行な方向での前記回路基板の両端部を固定して半導体チップを実装することを特徴とする請求項1記載の電子部品の超音波実装方法。 - 前記回路基板を押さえる際に、基板押さえ治具により回路基板を支持ステージに押圧して支持することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項記載の電子部品の超音波実装方法。
- 前記半導体チップに超音波振動を印加する際に、半導体チップのバンプの位置で超音波振動の振幅が最大となるように設定して半導体チップを実装することを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項記載の電子部品の超音波実装方法。
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