JPH03270145A - Wireless pga thermocompression device - Google Patents
Wireless pga thermocompression deviceInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、基板に設けたバンプを介して基板とＩＣチッ
プとを接合するワイヤレスＰＧＡ熱圧着装置に関するも
のである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a wireless PGA thermocompression bonding device for bonding a substrate and an IC chip via bumps provided on the substrate.
（従来の技術）
従来、Ｉｃチップと基板とを、基板に配したバンプを介
して接合させるワイヤレスＰＧＡ熱圧着装置は、基板を
加熱するヒーターと、ＩＣチップを加熱するヒーター及
びＩＣチ、ブとバンプとを押圧する加圧器を具備してい
た。(Prior Art) Conventionally, a wireless PGA thermocompression bonding apparatus for bonding an IC chip and a substrate via bumps arranged on the substrate has a heater that heats the substrate, a heater that heats the IC chip, and an IC chip. It was equipped with a pressurizer to press the bumps.
しかしながら、上記従来技術のワイヤレスＰＧＡ熱圧着
装置においては、基板上のバンプとＩＣチップとを接合
するために、基板の加熱温度として約５００”Ｃを必要
とし、そのため、接合した後の冷却時に、基板とチップ
の熱膨張収縮の差を起因とする歪みがバンプに発生し、
接合強度を低下させると共に、接合寿命を短くしていた
。However, in the wireless PGA thermocompression bonding apparatus of the above-mentioned prior art, in order to bond the bumps on the substrate and the IC chip, the substrate needs to be heated to a temperature of approximately 500"C. Therefore, during cooling after bonding, Distortion occurs in the bump due to the difference in thermal expansion and contraction between the substrate and the chip.
This reduces the bonding strength and shortens the bonding life.
また一方、接合のために大きな加圧力を必要とし、その
加圧力にて、基板のひびや割れなどを発生させていた。On the other hand, a large pressure force is required for bonding, and the pressure force causes cracks and cracks in the substrate.
本発明のワイヤレスＰＧＡ熱圧着装置は、上記従来技術
の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とする
ところは、基板に配したバンプを介して基板とＩｃチッ
プとを接合させるに際し、バンプに基板とチップの熱膨
張収縮の差を起因とする歪みが発生せず、また基板のひ
びや割れを生しさせないワイヤレスＰＧＡ熱圧着装置を
提供することにある。The wireless PGA thermocompression bonding device of the present invention has been made in view of the problems of the prior art described above, and its purpose is to bond a substrate and an IC chip via bumps arranged on the substrate. To provide a wireless PGA thermocompression bonding device that does not generate distortion in bumps due to the difference in thermal expansion and contraction between a substrate and a chip, and does not cause cracks or cracks in the substrate.
（！ｆａを解決するための手段〕
請求項（１）に係るワイヤレスＰＧＡ熱圧着装置は、基
板に設けたバンプを介して基板とＩＣチップとを接合す
るワイヤレスＰＧＡ接合装置において、前記バンプとＩ
Ｃチップとの接合部分にビームを照射するビーム溶接装
置を設けて成ることを特徴とするものである。(Means for solving !fa) A wireless PGA thermocompression bonding apparatus according to claim (1) is a wireless PGA bonding apparatus for bonding a substrate and an IC chip via bumps provided on the substrate.
This device is characterized by being provided with a beam welding device that irradiates a beam to the joint portion with the C chip.
請求項（２）に係るワイヤレス］”ＧＡ熱圧着装置は、
請求項（１）に記載のビーム溶接板が電子ビーム装置で
あることを特徴とするものである。The “wireless” GA thermocompression bonding device according to claim (2) includes:
The beam welding plate according to claim (1) is characterized in that it is an electron beam device.
請求項（３）に係るワイヤレスＰＧＡ熱圧着装置は、請
求項（１）に記載のビーム溶接板がレーザービーム装置
であることを特徴とするものである。A wireless PGA thermocompression bonding device according to claim (3) is characterized in that the beam welding plate according to claim (1) is a laser beam device.
請求項（１）に係るワイヤレスＰＧＡ熱圧着装置は、基
板に配したハンプを介して基板とＩＣチ・ノブとを接合
させる際に、ビーム溶接装置から、前記ハンプとＩＣチ
ップとの接合部分にビームが照射され、バンプが加熱さ
れて歓化変形すると共に、ハンプとＩｃチップの接合面
が破壊され、その結果生してくる清浄な新生面を介して
ＩＣチップとバンプとが接合する。In the wireless PGA thermocompression bonding device according to claim (1), when bonding the substrate and the IC chip via the hump arranged on the substrate, a beam welding device applies a beam welding device to the bonding portion between the hump and the IC chip. The beam is irradiated and the bump is heated and deformed, and the bonding surface between the hump and the IC chip is destroyed, and the IC chip and the bump are bonded via the resulting clean new surface.
また、ビームによる加熱溶接であるので、加熱の及ぶ範
囲がバンプとＩ Ｃ＋ ７プの接合部という局部に限ら
れ、嵩速にて接合されると共に、低圧加圧にて接合され
る。In addition, since heat welding is performed using a beam, the range of heating is limited to the local area where the bump and the I C+ 7 bump are joined, and the welding is performed at bulk speed and at low pressure.
請求項（２）に係るワイヤレスＰＧＡ熱圧着装置は、前
述のビーム溶接装置が電子ビーム装置であるので、上記
作用に加えて、ビームの焦点距離合わせを磁気フォーカ
スレンズにて行い、ビームの方向付けを磁気偏向コイル
にて行われる。In the wireless PGA thermocompression bonding device according to claim (2), since the beam welding device described above is an electron beam device, in addition to the above-mentioned operation, the focal length of the beam is adjusted by a magnetic focus lens, and the direction of the beam is determined. This is done with a magnetic deflection coil.
請求項（３）に係るワイヤレスＰＧＡ熱圧着装置は、前
述のビーム溶接装置がレーザービーム装置であるので、
レーザービーム光源のからのビームの集光と方向付けと
が、反射鏡を配することにより行われる。In the wireless PGA thermocompression bonding device according to claim (3), since the beam welding device is a laser beam device,
Focusing and directing of the beam from the laser beam source is accomplished by arranging reflectors.
（実施例］
本発明の第１実施例について第１図乃至第３図に基づい
て詳述する。(Example) A first example of the present invention will be described in detail based on FIGS. 1 to 3.
第１図に示すように、本実施例におけるワイヤレスＰＧ
Ａ熱圧着装置は、ハンプ１を有する基板２を固定する固
定テーブル３と、ＩＣチップ４を保持するボンダー５と
を具備し、前記バンプ１とＩＣチップ４との接合部分に
、ビームを照射するビーム溶接装置として電子ビーム装
置６が配されて構成されている。As shown in FIG. 1, the wireless PG in this embodiment
A thermocompression bonding device includes a fixing table 3 that fixes a substrate 2 having a bump 1, and a bonder 5 that holds an IC chip 4, and irradiates a beam onto the bonding portion between the bump 1 and the IC chip 4. An electron beam device 6 is arranged as a beam welding device.
基板２はアルミナを主成分とするセラミックのボードに
て構成され、その上面には、ＩＣチ・２ブ４と接合する
、更に詳しくはＩＣチップ４の表面に設けられたポンデ
ィングパッド（図示せず）と接合する高純度の金にてな
るバンプ１が配されている。ＩＣチップ４のボンディン
グバンドには通常のアルミニウムが用いられている。The substrate 2 is composed of a ceramic board whose main component is alumina, and on its upper surface there are bonding pads (not shown) provided on the surface of the IC chip 4 to be bonded to the IC chip 4. A bump 1 made of high-purity gold is arranged to be bonded to the metal. Ordinary aluminum is used for the bonding band of the IC chip 4.
ボンダー５には、ＩＣチップ４を吸着するチップ吸着ｊ
１１５ａと、ＩＣチップ４を補助的に加熱するチノプカ
ｎ熱機５ｂとが設けられて構成されている。また、その
上方にはボンダー５を下方向へ加圧する加圧機７が配置
されている。The bonder 5 has a chip adsorption device that adsorbs the IC chip 4.
115a, and a heat exchanger 5b for auxiliary heating of the IC chip 4. Moreover, a pressurizing machine 7 for pressurizing the bonder 5 downward is arranged above it.
電子ビーム装置６は、第２図に示すように、ＩＣチップ
４の四周に４基配置して用いられ、第３図に示すように
、一端に開口部を有する密閉系の箱体の中に、電子ガン
６ａと、電子ガン６ａから発せられた電子ビーム８の焦
点の位置を合わせる磁気偏光フォーカスレンズ６ｂと、
電子ビーム８の方向を偏向させる磁気偏向コイル６ｃと
を有するｆｌ＆戒とされている。As shown in FIG. 2, four electron beam devices 6 are arranged around the IC chip 4, and as shown in FIG. 3, they are housed in a closed box with an opening at one end. , an electron gun 6a, and a magnetic polarization focus lens 6b that adjusts the focus position of the electron beam 8 emitted from the electron gun 6a.
It has a magnetic deflection coil 6c that deflects the direction of the electron beam 8.
上記構成によるワイヤレスＰＧＡ熱圧着装置は、真空中
に設置され、また、その周囲には、Ｘ線隔離の遮蔽物（
図示せず）が設けられている。The wireless PGA thermocompression bonding device with the above configuration is installed in a vacuum, and there is an X-ray isolation shield (
(not shown) is provided.
このものの作動は、まず、基板２がバンプ１を上面にし
て固定テーブル３に固定され、ＩＣチップ４はポンディ
ングパッドを下面にして、ボンダー５に設けられたチッ
プ吸着機５ａに吸着されて保持されると共に１、デツプ
加熱機５ｂにて補助的に加熱される。The operation of this device is as follows: First, the substrate 2 is fixed to the fixing table 3 with the bumps 1 facing upward, and the IC chip 4 is attracted and held by the chip suction machine 5a provided on the bonder 5 with the bonding pad facing downward. At the same time, it is additionally heated by the depth heating machine 5b.
次いで、加圧器７にてＩＣチップ４とバンプｌとをボン
ディングバソドとバンプ１とを介して加圧接合させる。Next, the IC chip 4 and the bumps 1 are bonded to each other by pressure using the pressurizer 7 via the bonding bath and the bumps 1.
この接合に際して、第３図に示すように、電子ビーム装
置６の電子ガン６ａから発生した電子ビーム８が磁気フ
ォーカスレンズ６ｂにて、ＩＣチップ４のボンディング
パソドとバンプ１との接合する位置へ焦点距離が合わさ
れ、磁気偏向コイル６ｃにてぞれぞれの接合部分へ瞬時
に方向が偏向されて電子ビーム８が均等に照射される。During this bonding, as shown in FIG. 3, the electron beam 8 generated from the electron gun 6a of the electron beam device 6 is directed to the position where the bonding path of the IC chip 4 and the bump 1 are bonded through the magnetic focus lens 6b. The focal lengths are matched, and the directions are instantaneously deflected by the magnetic deflection coils 6c to uniformly irradiate the electron beams 8 to the respective joint portions.
このことにより、バンプｌとＩｃチップ４とは電子ビー
ム８にて接合部が局部的に加熱されて高速にて接合され
るので、従来のように基ｖｉ２とＩＣチップ４そのもの
を高温、高圧に曝することがないので、バンプ１に歪み
が生じず、また、基板２のひびや割れが発生しない。As a result, the bump l and the IC chip 4 are locally heated by the electron beam 8 and joined at high speed, so that the base vi 2 and the IC chip 4 themselves are exposed to high temperature and high pressure as in the conventional case. Since there is no exposure, no distortion occurs in the bumps 1, and no cracks or cracks occur in the substrate 2.
次に、本発明の第２実施例について第４図及び第５図に
基づいて詳述する。Next, a second embodiment of the present invention will be described in detail based on FIGS. 4 and 5.
このものは、ビーム溶接装置として、レーザービーム装
置９を用いている点が第１実施例と異なる点てあり、こ
の点を中心に述べる。This embodiment differs from the first embodiment in that a laser beam device 9 is used as the beam welding device, and this point will be mainly described.
レーザービーム装置９は、第４図に示すように、上方に
配置されたレーザービーム光ｔＡ９ａと、該レーザービ
ーム光源９ａと相対峙して下方向に配置された反射鏡９
ｂとを具備している。As shown in FIG. 4, the laser beam device 9 includes a laser beam tA9a arranged above and a reflecting mirror 9 arranged downward facing the laser beam light source 9a.
b.
第５図に示すように、レーザービーム光源９ａと、対を
なす反射鏡９ｂとはそれぞれ４基用いられ、ＩＣチップ
４の四周を取り囲むように配せられている。As shown in FIG. 5, four laser beam light sources 9a and four paired reflecting mirrors 9b are used, and are arranged so as to surround the four circumferences of the IC chip 4.
反射５１９ｂは、第４図および第５図に示すように、上
方に配置したレーザービーム源９ａから発せられた面平
行のレーザービームｌＯを、入射角に対して略９０°転
移させて反射し、且つ、−点に集光するように傾斜した
凹面鏡にて構成されている。また、その下にはレーザー
ビーム１０の焦点合わせと、照射方向の制御のために調
整機構ｌｌが設けられている。As shown in FIGS. 4 and 5, the reflection 519b reflects the plane-parallel laser beam IO emitted from the laser beam source 9a disposed above with a shift of approximately 90° with respect to the incident angle, In addition, it is composed of a concave mirror tilted so as to condense light to a - point. Further, an adjustment mechanism 11 is provided below it for focusing the laser beam 10 and controlling the irradiation direction.
調整機構１１は直交３方向の変位が可能なピエゾ抵抗効
果を利用したものであり、これを制御ｎするために、マ
イクロコンピュータ１２と、Ａ／Ｄコンバーター１３と
、アンプ１４とが設けられている。The adjustment mechanism 11 utilizes a piezoresistance effect capable of displacement in three orthogonal directions, and is provided with a microcomputer 12, an A/D converter 13, and an amplifier 14 to control this. .
このものの動作は、ボンダー５に配されたチップ加熱機
５ｂにて加熱されたＩＣチップ４と、固定テーブル３に
て固定された基板２のバンプｌとを加圧して接合させる
際に、レーザービーム＃９ａより発せられたレーザービ
ーム１０が、反射鏡９ｂにて方向転移し、ハンプｌとＩ
Ｃチップ４の接合部を局部的に加熱する。The operation of this device is such that when the IC chip 4 heated by the chip heating machine 5b disposed in the bonder 5 and the bumps l of the substrate 2 fixed by the fixing table 3 are pressed and bonded, a laser beam is applied. The laser beam 10 emitted from #9a undergoes a direction change by the reflecting mirror 9b, resulting in a hump l and an I
The joint portion of the C-chip 4 is locally heated.
マイクロコンピュータ１２にはレーザービーム１０の焦
点を、上記接合部分に一敗させ、且つ、順次均等に照射
するための制御方法が予めプログラミングされ、その情
報が、Ａ／Ｄコンバーター１３を経由し、アンプ１４か
らの出力にて調整機構１１へ伝達されて反射ｍ９ｂの挙
動が制御される。The microcomputer 12 is programmed in advance with a control method for focusing the laser beam 10 on the joint and irradiating it sequentially and uniformly, and the information is sent to the amplifier via the A/D converter 13. The output from 14 is transmitted to the adjustment mechanism 11 to control the behavior of the reflection m9b.
このように、バンプ１とＩＣチップ４との接合部分に局
部的にレーザービーム１０が照射されると、バンプｌが
軟化変形し、更にはバンプ１とＩＣチップ４の接合面が
破壊され、その結果生してくる消浄な新生面を介してＩ
Ｃチップ４とバンプ１とが接合する。In this way, when the laser beam 10 is locally irradiated to the joint between the bump 1 and the IC chip 4, the bump 1 is softened and deformed, and furthermore, the joint surface between the bump 1 and the IC chip 4 is destroyed. Through the resulting cleansing new surface, I
C chip 4 and bump 1 are joined.
その他の構成および動作は、第１実施例と同様である。Other configurations and operations are similar to those of the first embodiment.
尚、上記実施例においては、基板２にアルミナを主成分
とするセラミックのボードを用いているが、プラスチッ
ク基板のものを用いてもよい。In the above embodiment, a ceramic board containing alumina as a main component is used as the substrate 2, but a plastic substrate may also be used.
また、上記実施例においては、ＩＣチップ４を補助的に
力１１熱するチップ加熱機５ｂを用いているが、これら
を用いない構成としてもよい。Further, in the above embodiment, the chip heating device 5b is used to auxiliary heat the IC chip 4 by a force 11, but a configuration may be adopted in which no such device is used.
（発明の効果）
請求項（１）に係るワイヤレスＰＧＡ熱圧着装置によれ
ば、ビーム溶接装置からのビームをバンプと］Ｃチップ
との接合部分に照射させることにより、ハンプとＩＣチ
ップの接合面が加熱されて軟化変形すると共に、破壊さ
れ、その結果生してくる清浄な新生面を介して接合させ
ことができる。(Effect of the invention) According to the wireless PGA thermocompression bonding device according to claim (1), by irradiating the beam from the beam welding device to the bonding portion between the bump and the C chip, the bonding surface between the hump and the IC chip is bonded. is heated, softens and deforms, and is destroyed, allowing for bonding via the resulting clean new surfaces.
また、ビームによる加熱であるので、加熱の及ぶ範囲が
バンプとＩＣチップの接合部という局部に限られ、高速
にて接合できると共に、低圧加圧にてバンプとＩＣチッ
プとを接合でき、基板に配したバンプに歪みを生しさせ
ず、基板のひびや割れを生しさせない効果を奏する。In addition, since heating is performed using a beam, the heating range is limited to the local area where the bump and IC chip are bonded, allowing high-speed bonding and low-pressure bonding of the bump and IC chip. This has the effect of preventing the placed bumps from being distorted and the board from cracking or cracking.
請求項（２）に係るワイヤレスＰＧＡ熱圧着装置によれ
ば、前述のビーム溶接装置に電子ビーム装置を用いてお
り、ビームの焦点距離合わせを磁気フォーカスレンズに
て行い、ビームの方向付けを磁気偏向コイルにて行って
いるので、上記効果に加えて、ビームをバンプとＩＣチ
ップとの接合部への照射制御を容易に行うことができる
効果を奏する。According to the wireless PGA thermocompression bonding apparatus according to claim (2), an electron beam device is used as the beam welding device described above, the focal length of the beam is adjusted by a magnetic focus lens, and the beam direction is determined by magnetic deflection. Since the coil is used, in addition to the above-mentioned effects, the irradiation of the beam onto the joint between the bump and the IC chip can be easily controlled.
請求項（３）に係るワイヤレスＰＧＡ熱圧着装置によれ
ば、前述のビーム溶接装置にレーザービーム装置を用い
ており、レーザービーム光源のからのビームの集光と方
向付けとを、反射鏡を配することにより行っているので
、請求項（１）に係るワイヤレスＰＧＡ熱圧着装置の効
果に加えて、ビームをバンプとＩＣチップとの接合部へ
の照射制御を容易に行うことができる効果を奏する。According to the wireless PGA thermocompression bonding apparatus according to claim (3), a laser beam device is used as the beam welding device described above, and a reflecting mirror is arranged to focus and direct the beam from the laser beam light source. Therefore, in addition to the effect of the wireless PGA thermocompression bonding apparatus according to claim (1), the irradiation of the beam to the joint between the bump and the IC chip can be easily controlled. .
第１図は、本発明の第１実施例の側面図、第２図は、そ
の平面図、
第３図は、その要部通視図、
第４図は、本発明の第２実施例の側面図、第５図はｔそ
の要部平面図である。
■−バンプ、
２一基板、
３−固定テーブル、
４１Ｃチップ、
５− ボンダー
５ａ−−チップ吸着機、
５ｂ−チップ加熱機、
６−電子ビーム装置、
６ａ 電子ガン、
６ｂ 磁気フォーカスレンズ、
６ｃｍ磁気偏向コイル、
７−加圧機、
８− 電子ビーム、
９− レーザービーム装置、
９ａ−レーザービ
９ｂ−反射鏡、
レーザービーム、
調整機構、
マイクロコンビュ
Ａ／Ｄコンバーター
アンプ。
夕、
ム源、FIG. 1 is a side view of the first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view thereof, FIG. 3 is a perspective view of the main parts thereof, and FIG. 4 is a side view of the second embodiment of the present invention. The side view and FIG. 5 are plan views of the main parts thereof. ■-Bump, 2-board, 3-fixed table, 41C chip, 5-bonder 5a--chip adsorption machine, 5b-chip heating machine, 6-electron beam device, 6a electron gun, 6b magnetic focus lens, 6cm magnetic deflection Coil, 7-pressure machine, 8-electron beam, 9-laser beam device, 9a-laser beam 9b-reflector, laser beam, adjustment mechanism, microcombu A/D converter amplifier. Evening, Mugen,
Claims (3)
を接合するワイヤレスＰＧＡ熱圧着装置において、前記
バンプとＩＣチップとの接合部分にビームを照射するビ
ーム溶接装置を設けて成ることを特徴とするワイヤレス
ＰＧＡ熱圧着装置。(1) A wireless PGA thermocompression bonding device for bonding a substrate and an IC chip via bumps provided on the substrate, characterized by being provided with a beam welding device for irradiating a beam to the bonding portion between the bump and the IC chip. Wireless PGA thermocompression bonding equipment.
を特徴とする請求項（１）に記載のワイヤレスＰＧＡ熱
圧着装置。(2) The wireless PGA thermocompression bonding device according to claim (1), wherein the beam welding device is an electron beam device.
とを特徴とする請求項（１）に記載のワイヤレスＰＧＡ
熱圧着装置。(3) The wireless PGA according to claim (1), wherein the beam welding machine is a laser beam device.
Thermocompression bonding equipment.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7039790A JPH03270145A (en) | 1990-03-20 | 1990-03-20 | Wireless pga thermocompression device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7039790A JPH03270145A (en) | 1990-03-20 | 1990-03-20 | Wireless pga thermocompression device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03270145A true JPH03270145A (en) | 1991-12-02 |
Family
ID=13430279
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7039790A Pending JPH03270145A (en) | 1990-03-20 | 1990-03-20 | Wireless pga thermocompression device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03270145A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009050956A1 (en) * | 2007-10-17 | 2009-04-23 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Solder melting method, method for manufacturing mounting substrate, and solder melting apparatus |
-
1990
- 1990-03-20 JP JP7039790A patent/JPH03270145A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009050956A1 (en) * | 2007-10-17 | 2009-04-23 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Solder melting method, method for manufacturing mounting substrate, and solder melting apparatus |
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