JP5471500B2 - Electronic component joining apparatus and electronic component joining method - Google Patents
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Description
本発明は、電子部品接合装置、及び電子部品接合方法に関し、電子部品を基板に実装する電子部品接合装置、及び電子部品接合方法に関する。 The present invention relates to an electronic component bonding apparatus and an electronic component bonding method, and relates to an electronic component bonding apparatus and an electronic component bonding method for mounting an electronic component on a substrate.
電子部品接合装置により半導体チップ等の電子部品を基板に接合する場合、接合する電子部品を電子部品接合装置の接合ヘッドに保持し、この保持した電子部品を加熱しつつ予め定めた加圧力により基板に押圧して接合する。このとき、電子部品の下面に配置したはんだボールの溶融により、電子部品と基板を接合する。 When an electronic component such as a semiconductor chip is bonded to a substrate by an electronic component bonding apparatus, the electronic component to be bonded is held by a bonding head of the electronic component bonding apparatus, and the substrate is heated by a predetermined pressure while heating the held electronic component. Press to join. At this time, the electronic component and the substrate are joined by melting the solder balls disposed on the lower surface of the electronic component.
はんだボールの溶融により電子部品と基板を接合する工程での接合ヘッドの動作は、電子部品の下面に配置したはんだボールが基板と接触するまでは位置に基づき制御され、接触後は基板への押し付け荷重を一定とするように制御される。接合ヘッドにはヒータが埋め込まれており、接合ヘッドにより電子部品を基板に押し付けながら加熱する。 The operation of the joining head in the process of joining the electronic component and the board by melting the solder ball is controlled based on the position until the solder ball placed on the lower surface of the electronic part comes into contact with the board. The load is controlled to be constant. A heater is embedded in the bonding head, and the electronic head is heated while pressing the electronic component against the substrate.
ある程度時間が経過すると、はんだボールは十分に加熱され溶融する。はんだボールの溶融時にも接合ヘッドは電子部品を一定荷重で押し付けるように制御されているため接合ヘッドの動作速度が急激に増加し、はんだボールは急激に押し潰される。このため、電子部品や基板が破壊するおそれがある。また、はんだボールの潰れ形状がどのようになるのかわからない(すなわち、潰れ形状のコントロールが出来ない)ため、その潰れ形状により、はんだボールのそばにある他のはんだボール、配線、端子等に潰れたハンダが架かり、予期せぬ接続が発生し、短絡等の欠陥を生ずるおそれがある。 When a certain amount of time has passed, the solder balls are sufficiently heated and melted. Even when the solder ball is melted, the bonding head is controlled so as to press the electronic component with a constant load. Therefore, the operation speed of the bonding head increases rapidly, and the solder ball is rapidly crushed. For this reason, there exists a possibility that an electronic component or a board | substrate may be destroyed. In addition, it is not known what the collapsed shape of the solder ball will be (ie, the collapsed shape cannot be controlled), so the collapsed shape has collapsed to other solder balls, wires, terminals, etc. near the solder ball. There is a risk that unintentional connection will occur due to the soldering, resulting in defects such as short circuits.
この問題を回避するため、例えば特許文献1で開示の接合装置では、チップ(電子部品に対応)を保持した押圧体部(接合ヘッドに対応)が、基板へ向けて移動し、基板へ架ける加圧力を一定に保持しつつチップを基板に接合する。
In order to avoid this problem, for example, in the bonding apparatus disclosed in
そして、押圧体部は、チップを基板に接合するときに、予め設定された設定速度以下の移動速度で基板方向へ移動し押し付けるように制御されている。このように制御することで、チップおよび基板を破壊しないようにしている。 The pressing body portion is controlled to move and press toward the substrate at a moving speed equal to or lower than a preset setting speed when the chip is bonded to the substrate. By controlling in this way, the chip and the substrate are not destroyed.
しかしながらこの方法では、予め設定した速度以上の速度で移動しないように制御しているのみなので、チップおよび基板の充分な破壊からの回避ができないおそれがある。また、速度の急激な変化を制御できないため、はんだボールの十分な潰れ形状のコンロールが出来ない。 However, in this method, since control is performed so as not to move at a speed higher than a preset speed, there is a possibility that it cannot be avoided from sufficient destruction of the chip and the substrate. In addition, since the rapid change in speed cannot be controlled, the solder ball cannot be sufficiently crushed.
また、上記問題を回避するため、例えば特許文献2で開示の電子部品の製造装置では、電子素子を保持した搭載ノズルが、基板へ向けて移動し、電子素子の下面に配置した半田バンプと基板の電極とが接触した後に、押圧荷重が予め設定された荷重になるように制御しつつ電子素子を基板に接合する。 このとき、押圧荷重の制御中に半田バンプは加熱されて溶解し、電子素子が基板に接合する。
In order to avoid the above problem, for example, in the electronic component manufacturing apparatus disclosed in
そして、搭載ノズルは、押圧荷重の制御中の半田バンプの溶解によって急激に下降する。このとき、搭載ノズルは、予め定めた半田バンプ押しつぶし距離だけ下降すると下降を停止するように制御する。 このように制御することで、電子素子が急激に基板に衝突しないようになり、電子素子および基板が破壊しないようになる。 Then, the mounting nozzle is rapidly lowered by the dissolution of the solder bump during the control of the pressing load. At this time, the mounting nozzle is controlled to stop the descent when it is lowered by a predetermined solder bump crushing distance. By controlling in this way, the electronic element will not suddenly collide with the substrate, and the electronic element and the substrate will not be destroyed.
しかしながらこの方法では、予め定めた半田バンプ押しつぶし距離だけ下降すると下降を停止するように制御しているので、電子素子および基板が衝突による破壊が発生しないようになるものの、潰れ形状のコンロールが出来ない。 However, in this method, control is performed so that the descent is stopped when it is lowered by a predetermined solder bump crushing distance, so that the electronic element and the substrate are not destroyed by collision, but the crush-shaped control cannot be performed. .
上述した特許文献1に開示された接合装置は、チップを基板に接合するときに、押圧体部を予め設定した速度以上の速度で移動しないように制御しているのみなので、チップおよび基板の充分な破壊からの回避ができないおそれがある。また、押圧体部の速度の急激な変化を制御できないため、はんだボールの十分な潰れ形状のコントロールが出来ない。
Since the joining apparatus disclosed in
また、上述した特許文献2に開示された電子部品の製造装置は、押圧荷重を制御しつつ電子素子を基板に接合するときに、搭載ノズルが、半田バンプの溶解によって急激に下降する。このとき、搭載ノズルは、予め定めた半田バンプ押しつぶし距離だけ下降すると下降を停止するように制御している。このため、電子素子および基板が衝突による破壊が発生しないようになるものの、半田バンプの潰れ形状のコンロールが出来ない。
Further, in the electronic component manufacturing apparatus disclosed in
本発明の目的は、上記課題を解決する電子部品接合装置、及び電子部品接合方法を提供することである。 The objective of this invention is providing the electronic component joining apparatus and electronic component joining method which solve the said subject.
本発明の電子部品接合装置は、電子部品を保持し前記電子部品を基板に搭載する接合ヘッドと、前記接合ヘッドを前記基板に対して近接及び離間させる方向に移動させるアクチュエータと、前記アクチュエータにより移動する前記接合ヘッドの位置を検出する位置検出器と、前記位置検出器からの前記接合ヘッドの位置信号に基づいて前記アクチュエータを制御して前記接合ヘッドを移動させる制御部と、を有し、前記制御部は、前記電子部品を前記基板に搭載するときに前記電子部品が前記基板に接触後、前記アクチュエータに対して前記接合ヘッドを前記基板方向に押し付ける荷重制御を開始させ、前記接合ヘッドの速度変化を抑える方向に前記接合ヘッドの前記位置信号より求めた前記接合ヘッドの速度に応じた値にて加減した荷重指令値を前記アクチュエータに対し出力し、前記アクチュエータは、前記荷重指令値を受け、前記接合ヘッドをこの荷重指令値に基づいて前記基板方向に押し付け、前記接合ヘッドは、前記アクチュエータの動作に応じて前記電子部品を前記基板に押し付け前記電子部品の備えた接合材を介して搭載するようにしている。 An electronic component bonding apparatus according to the present invention includes a bonding head that holds an electronic component and mounts the electronic component on a substrate, an actuator that moves the bonding head in a direction of approaching and separating from the substrate, and a movement by the actuator A position detector that detects the position of the bonding head, and a control unit that moves the bonding head by controlling the actuator based on a position signal of the bonding head from the position detector, The control unit starts load control for pressing the bonding head toward the substrate with respect to the actuator after the electronic component contacts the substrate when the electronic component is mounted on the substrate, and the speed of the bonding head is started. A load finger that is adjusted by a value corresponding to the speed of the joining head obtained from the position signal of the joining head in a direction to suppress the change. A value is output to the actuator, the actuator receives the load command value, presses the joining head toward the substrate based on the load command value, and the joining head is operated according to the operation of the actuator. The electronic component is pressed against the substrate and mounted via a bonding material provided in the electronic component.
本発明の電子部品接合方法は、接合ヘッドに電子部品を保持して前記電子部品を基板に搭載する電子部品接合方法において、前記電子部品を基板に搭載するときに、前記電子部品が基板に接触後、前記接合ヘッドを前記基板方向へ押し付ける荷重制御を開始し、前記接合ヘッドの速度変化を抑える方向に前記接合ヘッドの速度に応じた値にて加減した荷重指令値を作成し、この荷重指令値に基づいて前記接合ヘッドを前記基板方向に押し付け、前記接合ヘッドは、前記電子部品を前記基板に押し付け前記電子部品の備えた接合材を介して搭載するようにしている。 The electronic component bonding method of the present invention is an electronic component bonding method in which an electronic component is held on a substrate by holding the electronic component on a bonding head, and the electronic component contacts the substrate when the electronic component is mounted on the substrate. After that, load control for pressing the bonding head toward the substrate is started, and a load command value that is adjusted by a value corresponding to the speed of the bonding head in a direction to suppress a change in the speed of the bonding head is created. The bonding head is pressed in the direction of the substrate based on the value, and the bonding head presses the electronic component against the substrate and is mounted via a bonding material provided in the electronic component.
本発明によれば、電子部品を基板に搭載するときに、電子部品が基板に接触後、接合ヘッドを基板方向へ押し付ける荷重制御を開始する。そして、接合ヘッドの速度変化を抑える方向に接合ヘッドの速度に応じた値にて加減した荷重指令値を作成、この荷重指令値に基づいて接合ヘッドを基板方向に押し付け、電子部品を基板に押し付けて接合材を介して搭載している。 According to the present invention, when an electronic component is mounted on a substrate, load control for pressing the bonding head toward the substrate is started after the electronic component contacts the substrate. Then, create a load command value that is adjusted according to the speed of the bonding head in a direction to suppress the speed change of the bonding head, press the bonding head toward the board based on this load command value, and press the electronic component against the board It is mounted via a bonding material.
このため、荷重制御の開始後、接合ヘッドの速度変化を抑えるようにしつつ電子部品を基板に押し付けて搭載するので、電子部品は基板方向へ急激に移動することがない。このため、電子部品が基板へ衝突することがなく、電子部品及び基板の破壊を回避することができる。また、電子部品が基板方向へ急激な移動をしない状態で、電子部品を基板に搭載するので、接合材の潰れ形状が元の接合材の形状に似たものとなる。 For this reason, after the load control is started, the electronic component is pressed against and mounted on the substrate while suppressing a change in the speed of the bonding head, so that the electronic component does not move rapidly toward the substrate. For this reason, an electronic component does not collide with a board | substrate and destruction of an electronic component and a board | substrate can be avoided. In addition, since the electronic component is mounted on the substrate in a state where the electronic component does not move suddenly toward the substrate, the collapsed shape of the bonding material is similar to the shape of the original bonding material.
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の電子部品接合装置の第1の実施の形態を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of an electronic component bonding apparatus according to the present invention.
本実施の形態は、接合ヘッド1と、アクチュエータ2と、位置検出器3と、制御部4とにより構成する。
In this embodiment, the joining
接合ヘッド1は下部に吸着機能を有する。そして、下面に接合材7を有する半導体チップ等の電子部品6を吸着して保持し、電子部品6を基板5に押しつけ、接合材7を介して基板5上に搭載する。
The
アクチュエータ2は、基板5に対して接合ヘッド1を近接及び離間させる方向(垂直方向)に移動させる
例えばサーボ機能を有するリニアモータ等である。
The
位置検出器3は、アクチュエータ2により移動する接合ヘッド1の垂直方向の位置を検出する。すなわち、位置検出器3は例えばリニアエンコーダであり、アクチュエータ2の動作に応じて移動する接合ヘッド1の位置を検出する。
The
制御部4は、位置検出器3からの接合ヘッド1の位置信号に基づいてアクチュエータ2を制御し接合ヘッド1を移動させる。
The control unit 4 controls the
制御部4は、電子部品6を基板5に搭載するときに電子部品6が基板5に接触後、アクチュエータ2に対して接合ヘッド1を基板5方向に押し付ける荷重制御を開始させる。このとき、電子部品6を基板5に押しつけるので、接合材7が潰れ接合ヘッド1が急激に基板5に接近するおそれがある。これを回避するため、位置検出器3が検出した接合ヘッド1の位置信号から接合ヘッド1の速度を求め、接合ヘッド1の速度変化を抑える方向にこの接合ヘッド1の速度に応じた値にて加減した荷重指令値をアクチュエータ2に対して出力する。
When the electronic component 6 is mounted on the substrate 5, the control unit 4 starts load control for pressing the
アクチュエータ2は、この荷重指令値を受け、接合ヘッド1をこの荷重指令値に基づいて基板5方向に押し付ける。接合ヘッド1は、アクチュエータ2の動作に応じて電子部品6を基板5に押し付け、接合材7を介して搭載する。
The
このように、本実施の形態の電子部品接合装置は、電子部品6を基板5に搭載するときに、電子部品6が基板5に接触後、接合ヘッド1を基板5方向へ押し付ける荷重制御を開始する。そして、接合ヘッド1の速度変化を抑える方向に接合ヘッド1の速度に応じた値にて加減した荷重指令値を作成、この荷重指令値に基づいて接合ヘッド1を基板5方向に押し付け、電子部品6を基板5に押し付けて接合材7を介して搭載している。
Thus, when the electronic component 6 is mounted on the substrate 5, the electronic component bonding apparatus according to the present embodiment starts load control for pressing the
このため、荷重制御の開始後、接合ヘッド1の速度変化を抑えるようにしつつ接合ヘッド1、すなわち、電子部品6を基板5に押し付けて搭載するので、電子部品6は基板5方向へ急激に移動することがない。このため、電子部品6が基板5へ衝突することがなく、電子部品6及び基板5の破壊を回避することができる。また、電子部品6が基板5方向へ急激な移動をしない状態で、電子部品6を基板5に搭載するので、接合材7の潰れ形状が元の接合材7の形状に似たものとなる。
For this reason, after the load control is started, the
図2は、本発明の電子部品接合装置の第2の実施の形態を示す図である。 FIG. 2 is a diagram showing a second embodiment of the electronic component bonding apparatus according to the present invention.
本実施の形態は、接合ヘッド1と、搭載ステージ10と、アクチュエータ2と、位置検出器3と、制御部4とにより構成する。
In this embodiment, the joining
接合ヘッド1は下部に吸着機能を有し、ヒータ部11を備える。そして、下面に接合材7(例えば、はんだボール、金バンプ、導電性ペースト等。以後はんだボール9で説明する。)を有する半導体チップ等の電子部品6(以後、チップ8と記載する)を吸着して保持し、ヒータ部11によりチップ8を介してはんだボール9を加熱・溶融し、チップ8を基板5に押しつけて基板5上に搭載する。
The
搭載ステージ10は、チップ8を搭載するための基板5を真空吸着などによって保持する。
The mounting
アクチュエータ2は、搭載ステージ10に対して接合ヘッド1を近接及び離間させる方向(垂直方向)に移動させる例えばサーボ機能を有するリニアモータ等である。
The
位置検出器3は、アクチュエータ2により移動する接合ヘッド1の垂直方向の位置を検出する。すなわち、位置検出器3は例えばリニアエンコーダであり、アクチュエータ2の動作に応じて移動する接合ヘッド1の位置を検出する。具体的には、位置検出器3は、例えば、搭載ステージ10から接合ヘッド1のチップ8の吸着面までの距離を検出する。
The
制御部4は、位置検出器3からの接合ヘッド1の位置信号に基づいてアクチュエータ2を制御し接合ヘッド1を移動させる。
The control unit 4 controls the
次に、本実施の形態の電子部品接合装置の動作を図3、図4、図5及び図6を参照して詳細に説明する。 Next, the operation of the electronic component bonding apparatus according to the present embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 3, 4, 5, and 6. FIG.
図3は、本発明の実施の形態の動作の一例を示すフローチャートである。 FIG. 3 is a flowchart showing an example of the operation of the embodiment of the present invention.
図4は、本発明の電子部品接合装置の制御部4による荷重制御の一例を示す図である。
制御部4は、接合ヘッド1の位置を示す位置検出器3の位置信号(z[mm])を時間により微分(dz/dt[mm/t])し、これにゲイン(C[Nt/mm])を掛けてフィードバック値(C*dz/dt(単位は力、例えばN(ニュートン)))(ダンピング項)を作成する。そして、制御部4は、予め定めた荷重設定値(Fs:単位は力、例えばN(ニュートン))からフィードバック値(ダンピング項)を減算し荷重指令値(Fd:単位は力、例えばN(ニュートン))をアクチュエータ2に出力する。アクチュエータ2は、この荷重指令値に基づいて、接合ヘッド1に掛ける荷重がこの荷重指令値になるように接合ヘッド1を基板5方向に押し付ける。すなわち、制御部4は、荷重設定値からダンピング項を減算した荷重指令値をアクチュエータ2に出力することにより、接合ヘッド1を速度変化が抑制される方向に荷重制御する。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of load control by the control unit 4 of the electronic component bonding apparatus according to the present invention.
The control unit 4 differentiates the position signal (z [mm]) of the
ここで、荷重設定値(Fs)は、チップ8を基板5に押し付ける力の基準となる値であり、実験等により適宜決定する。荷重指令値(Fd)は、実際にチップ8を基板5に押し付ける力の指令値である。ゲイン(C)は、位置信号(z)の微分値の単位を[mm/t]から[N]に変えるとともに、ダンピング項の大きさを決めるものであり、実験等により適宜決定する。
Here, the load setting value (Fs) is a value serving as a reference for the force for pressing the
図5は、本発明の電子部品接合装置の制御方式と接合ヘッド1の位置との関係の一例を示す図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the relationship between the control method of the electronic component bonding apparatus according to the present invention and the position of the
縦軸(位置)は、例えば、搭載ステージ10から接合ヘッド1のチップ8の吸着面までの距離を示している。制御部4は、アクチュエータ2に位置と速度を指定して接合ヘッド1を位置制御させて、接合ヘッド1をタッチ検出まで一定速度で基板5に接近させる。タッチ検出とは、接合ヘッド1のはんだボール9の先端が基板5上の電極に接触することを検出することである。 タッチ検出は、例えば、位置検出器3からの接合ヘッド1の位置信号を時間微分して接合ヘッド1の速度を求め、この速度の変化が予め定めた範囲を超えたことにより検出する。
The vertical axis (position) indicates, for example, the distance from the mounting
制御部4は、タッチ検出されたときにアクチュエータ2による接合ヘッド1の制御を位置制御から基板5方向に押し付ける荷重制御に切り替える。また、ヒータ部11を制御しチップ8を介してはんだボール9を加熱する。はんだボール9が溶融すると、接合ヘッド1は基板5方向に押し付けられているので、はんだボール9による支えが突然弱くなり基板5方向へ急激に沈み込む。このとき、制御部4は、図4で示すように荷重設定値からダンピング項を減算して荷重指令値をアクチュエータ2に出力しているため、接合ヘッド1は、速度変化を抑制する方向に制御され、急激な沈み込みが抑制される(本実施の形態における軌道)。一方、荷重設定値からダンピング項を減算せずに荷重指令値をアクチュエータ2に出力する場合は、接合ヘッド1が急激に沈み込み、チップ8が基板5に衝突したり、はんだボール9の潰れ形状が乱れたりするおそれがある(ダンピング項がない場合の軌道)。
When the touch is detected, the control unit 4 switches the control of the
図6は、チップ8を基板5に搭載後のはんだボール9の潰れ形状の一例を示す図である。
(a)は、ダンピング項がない場合の制御による、チップ8を基板5に搭載後のはんだボール9の潰れ形状の一例を示す図である。制御部4が荷重設定値からダンピング項を減算せずに荷重指令値をアクチュエータ2に出力した場合の、はんだボール9の潰れ形状の一例を示している。潰れ後のはんだボール9のサイズは、元のはんだボール9のサイズに比べ相当大きくなっている、また、潰れ後のはんだボール9の形状は円形から不規則に変化している。
(b)は、本実施の形態における、チップ8を基板5に搭載後のはんだボール9の潰れ形状の一例を示す図である。制御部4が荷重設定値からダンピング項を減算して荷重指令値をアクチュエータ2に出力した場合の、はんだボール9の潰れ形状の一例を示している。
潰れ後のはんだボール9のサイズは、元のはんだボール9のサイズに比べ若干大きくなっている程度である。また、潰れ後のはんだボール9の形状も円形に近い。
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a collapsed shape of the solder ball 9 after the
(A) is a figure which shows an example of the collapsed shape of the solder ball 9 after mounting the chip |
(B) is a figure which shows an example of the collapsing shape of the solder ball 9 after mounting the chip |
The size of the solder ball 9 after being crushed is slightly larger than the size of the original solder ball 9. Moreover, the shape of the solder ball 9 after being crushed is also nearly circular.
ここで、図3を参照して、接合ヘッド1に保持されたチップ8を基板5に加圧して搭載する動作について説明する。
Here, with reference to FIG. 3, the operation of pressing and mounting the
まず、図3のステップS1では、制御部4の制御により、搭載ステージ10は、チップ8を搭載するための基板5を真空吸着などによって保持し、接合ヘッド1は、搭載ステージ10の上方の予め定めた初期位置でチップ8を真空吸着などによって保持する。
First, in step S <b> 1 of FIG. 3, the mounting
図3のステップS2では、制御部4の制御により、搭載ステージ10に保持された基板5とこの基板5に搭載するチップ8とを一定の距離離した状態で互い対向した各平面上に設定する。そして、基板5上の予め定めた位置(例えば、電極の位置)にチップ8のはんだボール9が対向するように水平方向に位置合わせする。すなわち、接合ヘッド1の下降により、基板5上の電極の位置にチップ8のはんだボール9が重なるように位置合わせする。
In step S <b> 2 of FIG. 3, under the control of the control unit 4, the substrate 5 held on the mounting
図3のステップS3では、制御部4は、アクチュエータ2に位置と速度を指定し、アクチュエータ2により接合ヘッド1を垂直に基板5の方向に下降させて、チップ8のはんだボール9を基板5の電極に接触させる。 すなわち、図5に示すように、制御部4は、アクチュエータ2に位置制御させて接合ヘッド1を一定速度で基板5に接近させ、タッチ検出する。
In step S <b> 3 of FIG. 3, the control unit 4 designates the position and speed of the
図3のステップS4では、制御部4はタッチ検出後、図5に示すように、ヒータ部11を制御しチップ8を介してはんだボール9を加熱する。また、制御部4は、アクチュエータ2に対し、接合ヘッド1を基板5方向へ押し付ける荷重制御に切り替える。
In step S <b> 4 of FIG. 3, after detecting the touch, the control unit 4 controls the heater unit 11 to heat the solder ball 9 via the
そして、制御部4は、図4で示すように位置検出器3から受けた接合ヘッド1の位置を示す位置検出器3の位置信号(z)を時間により微分(dz/dt)し、これにゲイン(C)を掛けてフィードバック値(C*dz/dt)すなわちダンピング項を作成する。そして、予め定めた荷重設定値(Fs)からフィードバック値(ダンピング項)を減算し荷重指令値(Fd)をアクチュエータ2に出力する。アクチュエータ2は、この荷重指令値に基づいて、接合ヘッド1に掛ける荷重がこの荷重指令値になるように制御する。 このように、制御部4は、予め定めた荷重設定値[N]からダンピング項を減算して荷重指令値としているので、接合ヘッド1の速度が増加したときには荷重指令値が減少するように、また、速度が減少したときには荷重指令値が増加するようにアクチュエータ2に荷重制御させる。すなわち、速度変化を抑制する方向に荷重制御させる。 この荷重制御によりはんだボール9は基板5に押し付けられつつ、ヒータ部11により加熱される。そして、図5に示すように、この加熱によりある時間が経過するとはんだボール9は個体から液体に変化して溶融する。はんだボール9が溶融すると、接合ヘッド1は、はんだボール9による支えが突然弱くなり基板5方向へ急激に沈み込む。このとき、制御部4により、速度変化を抑制する方向に荷重制御するので、接合ヘッド1の急激な沈み込みは抑制される。 制御部4によりこのように制御する結果、はんだボール9は図6(b)に示すようなサイズ、形状でチップ8が基板5上に搭載される。
Then, as shown in FIG. 4, the control unit 4 differentiates (dz / dt) the position signal (z) of the
図3のステップS5では、制御部4は、充分に接続されたと判断される時間経過後、接合ヘッド1の真空吸着を解除してチップ8を開放し、アクチュエータ2により接合ヘッド1を初期位置に移行させる。
In step S5 of FIG. 3, the control unit 4 releases the vacuum suction of the
以上のように、本実施形態によれば、チップ8を基板5に搭載するときに、チップが基板5に接触後、接合ヘッド1を基板5方向へ押し付ける荷重制御を開始する。そして、接合ヘッド1の速度変化を抑える方向に接合ヘッド1の速度に応じた値にて加減した荷重指令値を作成、この荷重指令値に基づいて接合ヘッド1を基板5方向に押し付け、はんだボール9を溶融し、チップ8を基板5に押し付けて搭載している。 このため、荷重制御の開始後、接合ヘッド1の速度変化を抑えるようにしつつ接合ヘッド1を基板5方向に押し付け、はんだボール9を溶融し、チップ8を基板5に押し付けて搭載するので、チップ8は基板5方向へ急激に移動することがない。このため、チップ8が基板5へ衝突することがなく、チップ8及び基板5の破壊を回避することができる。また、チップ8が基板5方向へ急激な移動をしない状態で、チップ8を基板5に搭載するので、はんだボール9の潰れ形状が元のはんだボール9の形状に似たものとなる。これにより、チップ8を搭載した基板5の品質が向上し、不良品発生率が低減する。
As described above, according to the present embodiment, when the
1 接合ヘッド1
2 アクチュエータ
3 位置検出器
4 制御部
5 基板
6 電子部品
7 接合材
8 チップ
9 はんだボール
10 搭載ステージ
11 ヒータ部
1 Joining
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記接合ヘッドを前記基板に対して近接及び離間させる方向に移動させるアクチュエータと、
前記アクチュエータにより移動する前記接合ヘッドの位置を検出する位置検出器と、
前記位置検出器からの前記接合ヘッドの位置信号に基づいて前記アクチュエータを制御して前記接合ヘッドを移動させる制御部と、を有し、
前記制御部は、前記電子部品を前記基板に搭載するときに前記電子部品が前記基板に接触後、前記アクチュエータに対して前記接合ヘッドを前記基板方向に押し付ける荷重制御を開始し、前記接合ヘッドの速度変化を抑える方向に前記接合ヘッドの前記位置信号より求めた前記接合ヘッドの速度に応じた値にて加減した荷重指令値を前記アクチュエータに対し出力し、
前記アクチュエータは、前記荷重指令値を受け、前記接合ヘッドをこの荷重指令値に基づいて前記基板方向に押し付け、
前記接合ヘッドは、前記アクチュエータの動作に応じて前記電子部品を前記基板に押し付け前記電子部品の備えた接合材を介して搭載する、
ことを特徴とする電子部品接合装置。 A joining head for holding an electronic component and mounting the electronic component on a substrate;
An actuator for moving the bonding head in a direction to approach and separate from the substrate;
A position detector for detecting the position of the joining head moved by the actuator;
A controller that controls the actuator based on a position signal of the bonding head from the position detector to move the bonding head;
The control unit starts load control for pressing the bonding head toward the substrate with respect to the actuator after the electronic component contacts the substrate when the electronic component is mounted on the substrate. A load command value that is increased or decreased by a value corresponding to the speed of the bonding head obtained from the position signal of the bonding head in a direction to suppress a speed change is output to the actuator.
The actuator receives the load command value, and presses the joining head toward the substrate based on the load command value.
The bonding head is mounted via a bonding material provided to the electronic component by pressing the electronic component against the substrate according to the operation of the actuator.
An electronic component joining apparatus characterized by the above.
ことを特徴とする請求項1記載の電子部品接合装置。 The control unit obtains a speed of the joining head from the position signal of the joining head from the position detector, and a damping value proportional to the speed serves as a reference value for pressing the joining head toward the substrate. Subtracting from a predetermined load setting value indicating the load command value,
The electronic component joining apparatus according to claim 1, wherein:
前記電子部品は、下面に前記接合材を有し、前記接合ヘッドは、前記搭載ステージに保持された前記基板の電極上に前記接合材を押し付けるようにしたことを特徴とする請求項1、2、3、又は4記載の電子部品接合装置。 A mounting stage for holding the substrate for mounting the electronic component;
The electronic component has the bonding material on a lower surface, and the bonding head presses the bonding material onto an electrode of the substrate held on the mounting stage. 3. The electronic component joining apparatus according to 3, or 4.
前記電子部品を基板に搭載するときに、前記電子部品が基板に接触後、前記接合ヘッドを前記基板方向へ押し付ける荷重制御を開始し、
前記接合ヘッドの速度変化を抑える方向に前記接合ヘッドの速度に応じた値にて加減した荷重指令値を作成し、
この荷重指令値に基づいて前記接合ヘッドを前記基板方向に押し付け、
前記接合ヘッドは、前記電子部品を前記基板に押し付け前記電子部品の備えた前記接合材を介して搭載する、
ことを特徴とする電子部品接合方法。 In an electronic component bonding method for holding an electronic component on a bonding head and mounting the electronic component on a substrate,
When mounting the electronic component on the substrate, after the electronic component contacts the substrate, start load control to press the bonding head toward the substrate,
Create a load command value that is adjusted by a value corresponding to the speed of the bonding head in a direction to suppress the speed change of the bonding head,
Based on the load command value, the bonding head is pressed toward the substrate,
The bonding head presses the electronic component against the substrate and is mounted via the bonding material included in the electronic component.
An electronic component joining method characterized by the above.
ことを特徴とする請求項6記載の電子部品接合方法。 The speed of the bonding head is obtained, and a damping term proportional to the speed is subtracted from a predetermined load setting value indicating a load value serving as a reference for pressing the bonding head in the substrate direction to obtain the load command value.
The electronic component joining method according to claim 6.
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