JPH0417344A - Bonding head device of flip chip - Google Patents

Bonding head device of flip chip

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JPH0417344A
JPH0417344A JP12022590A JP12022590A JPH0417344A JP H0417344 A JPH0417344 A JP H0417344A JP 12022590 A JP12022590 A JP 12022590A JP 12022590 A JP12022590 A JP 12022590A JP H0417344 A JPH0417344 A JP H0417344A
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Tetsukazu Imamura
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Abstract

PURPOSE:To obtain a device for adjusting size and press speed of a press force for pressing a bump of a flip chip to a substrate by constituting a title item with a shaft which is mounted to a spring material, a nozzle shaft for pressing the bump of the flip chip to the substrate, a motor for pressing the spring material, and a means for preventing the shaft from descending. CONSTITUTION:A shaft 5 which is mounted to a spring material 10, a nozzle shaft 15 for pressing a bump 18 of a flip chip 17 which is sucked to a collet 16 since the shaft 5 descends to a substrate 19, a motor 2 which presses the spring material 10 for accumulating spring force of the spring material 10, and a descent preventing means 11 for preventing the shaft 5 from descending due to the above spring force are provided. For example, when the motor 2 is driven while the motor 11 is on and the descent of the shaft 5 is being prevented, a nut 4 and a sliding tool 8 descend and the spring force of the spring material 10 is accumulated. Then, when the cylinder 11 is turned off, the shaft 5 descends momentarily due to spring force and the nozzle shaft 15 is pressed by the press tool 22 and descends momentarily.

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はフリップチップのボンディングヘッド装置に関
し、詳しくは、フリップチップのバンプを基板に押し付
ける押圧力や押圧速度を調整することができるボンディ
ングヘッド装置に関する。Detailed Description of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention relates to a bonding head device for a flip chip, and more specifically, a bonding head device that can adjust the pressing force and pressing speed for pressing the bumps of a flip chip onto a substrate. Regarding.

（従来の技術） フリップチップは、回路基板の高密度高集積化の要請か
ら提案されたものであって、チップの下面に突設された
バンプを、基板に押し付けることによりボンディングす
るようになっている。ところが現在、フリップチップを
基板に自動的にボンディングする技術は確立されておら
ず、専ら手作業によりボンディングされている実情にあ
る。(Prior art) Flip chips were proposed in response to the need for higher density and higher integration of circuit boards, and bonding is performed by pressing bumps protruding from the bottom of the chip against the board. There is. However, at present, no technology has been established for automatically bonding flip chips to substrates, and bonding is currently performed exclusively by hand.

（発明が解決しようとする課題） ところでフリップチップは、チップやバンプの寸法の大
小、あるいはバンプの数や材質等によって多品種あり、
このようなフリップチップの品種や、基板の平面度等に
応じて、バンプを基板に押し付ける押圧力や押圧速度は
調整することが望ましい。(Problem to be solved by the invention) There are many types of flip chips depending on the size of the chip and bumps, the number of bumps, the material, etc.
It is desirable to adjust the pressing force and pressing speed for pressing the bumps against the substrate depending on the type of flip chip, the flatness of the substrate, etc.

そこで本発明は、フリップチップのバンプを基板に押し
付ける押圧力の大きさや押圧速度を調整できるボンディ
ングヘッド装置を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a bonding head device that can adjust the magnitude of the pressing force and pressing speed for pressing the bumps of a flip chip onto a substrate.

（課題を解決するための手段） このために本発明は、ばね材に付勢されたシャフトと、
このシャフトが下降することにより、コレットに吸着さ
れたフリップチップのバンプを基板に押し付けるノズル
シャフトと、上記ばね材のばね力を蓄圧するべく、この
ばね材を加圧するモータと、上記ばね力により上記シャ
フトが下降するのを、阻止解除自在に阻止する下降阻止
手段とからボンディングヘッド装置を構成している。(Means for Solving the Problems) For this purpose, the present invention provides a shaft biased by a spring material,
As this shaft descends, there is a nozzle shaft that presses the bump of the flip chip adsorbed by the collet onto the substrate, a motor that pressurizes the spring material in order to accumulate the spring force of the spring material, and a motor that pressurizes the spring material to accumulate the spring force of the spring material. A bonding head device is constituted by a descending prevention means for releasably preventing the shaft from descending.

（作用） 上記構成によれば、２つのボンディング方法が可能とな
る。すなわち第１の方法は、下降阻止手段によりシャフ
トの下降を阻止しておき、その状態で、モータを駆動し
てばね材のばね力を蓄圧する。次いで下降阻止手段によ
るシャフトの下降阻止状態を解除する。すると蓄圧され
たばね力が瞬間的に解放されることにより、シャフトは
瞬間的に下降し、コレットに吸着されたフリップチップ
のバンプを高速度で基板に押し付けてボンディングする
。(Operation) According to the above configuration, two bonding methods are possible. That is, in the first method, the shaft is prevented from descending by a descending prevention means, and in this state, the motor is driven to accumulate the spring force of the spring material. Then, the state in which the shaft is prevented from descending by the descending inhibiting means is released. Then, the accumulated spring force is released instantaneously, causing the shaft to descend instantaneously and press the bumps of the flip chip, which are attracted to the collet, against the substrate at high speed for bonding.

また第２の方法は、下降阻止手段によるシャフトの下降
阻止状態を最初から解除しておき、その状態で、モータ
を駆動する。するとシャフトは、ばね材のばね力に抗し
てゆっくり下降することから、フリップチップのバンプ
は基板にゆっくり押し付けられてボンディングされる。In the second method, the state in which the shaft is prevented from descending by the descending inhibiting means is released from the beginning, and the motor is driven in this state. Then, the shaft slowly descends against the spring force of the spring material, so that the bumps of the flip chip are slowly pressed against the substrate and bonded.

更には上記２つのボンディング方法において、モータの
回転量を制御することにより、押圧力の大きさを同時に
調整できる。Furthermore, in the above two bonding methods, the magnitude of the pressing force can be adjusted simultaneously by controlling the amount of rotation of the motor.

（実施例） 次に、図面を参照しながら本発明の詳細な説明する。(Example) Next, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第１図はボンディングヘッド装置の正面図であって、１
は枠形の本体フレームであり、その上部にはパルスモー
タ２が配設されている。３はモータ２により駆動される
垂直な送りねじであり、ナツト４が螺着されている。送
りねじ３の側方には、シャフト５が昇降自在に立設され
ている。６，７はシャフト５のガイドヘアリング部であ
る。FIG. 1 is a front view of the bonding head device, with 1
is a frame-shaped main body frame, and a pulse motor 2 is disposed on the top thereof. 3 is a vertical feed screw driven by the motor 2, and a nut 4 is screwed onto it. A shaft 5 is erected on the side of the feed screw 3 so as to be movable up and down. 6 and 7 are guide hair ring portions of the shaft 5.

シャフト５の上部には、ナツト４に係合する摺動子８が
摺動自在に装着されており、またその下部にはブラケッ
ト９が取り付けられている。A slider 8 that engages with the nut 4 is slidably attached to the upper part of the shaft 5, and a bracket 9 is attached to the lower part of the slider 8.

また両者８．９の間には、上記シャフト５を付勢するコ
イル形のばね材１０が介装されている。Further, a coil-shaped spring member 10 for biasing the shaft 5 is interposed between the two 8.9.

１１はシリンダであって、そのロッド１２はブラケット
９を支持している。シリンダニ１がオンの状態では、ブ
ラケット９やこれに取り付けられたシャフト５は、ロッ
ド１２により下降を阻止される。またシリンダ１１がオ
フになると、ロッド１２はフリーになることから、ブラ
ケット９やシャフト５の下降阻止状態は解除される。す
なわちシリンダ１１は、シャフト５の下降を、阻止解除
自在に阻止する下降阻止手段となっている。１３は摺動
子８の上昇限度を規定するストッパーである。11 is a cylinder, and its rod 12 supports the bracket 9. When the cylinder 1 is on, the bracket 9 and the shaft 5 attached thereto are prevented from descending by the rod 12. Further, when the cylinder 11 is turned off, the rod 12 becomes free, so that the state of preventing the bracket 9 and the shaft 5 from falling is released. That is, the cylinder 11 serves as a descent prevention means for releasably preventing the shaft 5 from descending. 13 is a stopper that defines the upper limit of the slider 8;

１５はノズルシャフトであって、その下端部にはコレッ
ト１６が装着されている。１７はコレット１６に吸着さ
れたフリップチップ、１８はその下面に突設されたバン
プ、工９は基板、２０は基板１９に塗布された光硬化性
樹脂、２１は光照射装置である。15 is a nozzle shaft, and a collet 16 is attached to the lower end of the nozzle shaft. 17 is a flip chip adsorbed to the collet 16, 18 is a bump protruding from the lower surface of the flip chip, 9 is a substrate, 20 is a photocurable resin coated on the substrate 19, and 21 is a light irradiation device.

上記シャフト５の下端部には押圧子２２が装着されてお
り、またノズルシャフト１５の上端部には、この押圧子
２２に押圧される突子２３が装着されている。A presser 22 is attached to the lower end of the shaft 5, and a protrusion 23 that is pressed by the presser 22 is attached to the upper end of the nozzle shaft 15.

２４は固定フレームであって、ノズルシャフト１５はこ
の固定フレーム２４に昇降自在に嵌挿されている。２５
はノズルシャフト１５に挿着されたコイルばねであり、
ノズルシャフト１５を上方に付勢している。２６．２７
はノズルシャフト１５と固定フレーム２４に突設された
ストッパーであり、ノズルシャフトエ５の上昇限度を規
定する。Reference numeral 24 denotes a fixed frame, and the nozzle shaft 15 is fitted into this fixed frame 24 so as to be movable up and down. 25
is a coil spring inserted into the nozzle shaft 15,
The nozzle shaft 15 is urged upward. 26.27
is a stopper projecting from the nozzle shaft 15 and the fixed frame 24, and defines the upper limit of the nozzle shaft 5.

本装置は上記のような構成より成り、次にボンディング
方法を説明する。This device has the above-described configuration, and the bonding method will be explained next.

シリンダ１１がオンで、ロッド川２がブラケット９及び
シャフト５の下降を阻止している状態で、モータ２が駆
動すると、ナ・ノド４は送りねじ３に沿って下降し、摺
動子８もす・ノド４に押し下げられて、ばね材１０を圧
縮しながら下降し、ばね材１０のばね力は蓄圧される。When the motor 2 is driven with the cylinder 11 on and the rod 2 preventing the bracket 9 and shaft 5 from descending, the navel 4 descends along the feed screw 3 and the slider 8 also moves down. The spring material 10 is pushed down by the throat 4 and moves downward while compressing the spring material 10, and the spring force of the spring material 10 is accumulated.

次いで、シリンダ１１をオフにすると、ブラケット９及
びシャフト５は、蓄圧されたばね力が瞬間的に解放され
ることにより、瞬間的に下降する。するとノズルシャフ
ト１５は、押圧子２２に押圧されて瞬間的に下降し、バ
ンプ１８を基板１９に高速度で押し付ける。次いで光照
射装置２１から光が照射され（第２図参照）、樹脂２０
が硬化することにより、フリップチップ１７は基板１９
にボンディングされ、次いでモータ２が逆回転してナツ
ト４が上昇することにより、シャフト５やノズルシャフ
ト１５は、ばね材１０．２５のばね力により原位置まで
上昇する。Next, when the cylinder 11 is turned off, the bracket 9 and the shaft 5 are momentarily lowered due to the momentary release of the accumulated spring force. Then, the nozzle shaft 15 is pressed by the presser 22 and momentarily lowers, pressing the bump 18 against the substrate 19 at high speed. Next, light is irradiated from the light irradiation device 21 (see FIG. 2), and the resin 20
By hardening, the flip chip 17 becomes the substrate 19
Then, the motor 2 rotates in reverse and the nut 4 rises, so that the shaft 5 and the nozzle shaft 15 rise to their original positions by the spring force of the spring material 10.25.

このように本装置によれば、ばね材１０から付与される
瞬間的な押圧力により、フリ・ノブチップ１７を高速度
で基板１９にボンディングできる。またフリ７・ブチツ
ブ１７を基板１９に押し付ける押圧力は、モータ２の回
転量により調整できる。すなわち一般には、チップサイ
ズが大きく、またバンプの数が多い程、大きな押圧力が
必要であるが、モータ２の回転量が大きい程、ナツト４
や摺動子８は太き（下降し、大きなばね力を蓄圧して、
フリップチップ１７を強く基板１９に押し付けることが
できる。As described above, according to the present device, the free knob chip 17 can be bonded to the substrate 19 at high speed by the instantaneous pressing force applied from the spring material 10. Further, the force with which the flap 7 and the bump 17 are pressed against the substrate 19 can be adjusted by the amount of rotation of the motor 2. In other words, generally speaking, the larger the chip size and the greater the number of bumps, the greater the pressing force required.
The slider 8 is thick (descends, accumulates a large spring force,
The flip chip 17 can be strongly pressed against the substrate 19.

ところで、上記のように高速ボンディングすると、作業
能率をアンプできる利点があるが、バンプ１８を基板１
９に確実に押し付けにくい難点がある。殊に、例えば第
３図に示すように、小形のマイクロバンブ１８゛を、平
面度の悪い傾斜した基板１９にボンディングする場合、
上記のようにフリップチップ１７を瞬間的に下降させる
と、すべてのマイクロバンプ１８”を、基板１９に確実
に着地させにくいものである。By the way, high-speed bonding as described above has the advantage of increasing work efficiency;
9 has a drawback that it is difficult to firmly press it. In particular, when bonding a small microbump 18' to an inclined substrate 19 with poor flatness, as shown in FIG.
If the flip chip 17 is momentarily lowered as described above, it is difficult to ensure that all the micro bumps 18'' land on the substrate 19.

そこで次に、このような場合のボンディング方法を説明
する。Therefore, next, a bonding method in such a case will be explained.

シリンダ１１をオフにして、ロッド１２をフリーにし、
ロッド１２によるブラケット８の下降阻止状態を解除し
ておく。この状態でモータ２を駆動すると、ナツト４は
下降し、摺動子８及びシャフト５は、ばね材１０を圧縮
しながら徐々に下降し、押圧子２２はゆっくり突子２３
に押し付けられて、ノズルシャフト１５も徐々に下降し
、したがってマイクロバンプ１８゛は基板１９の傾斜を
吸収しながら、低速度でゆっくりと基板１９に押し付け
られ、すべてのマイクロバンブ１８゛　は、確実に基板
１９にボンディングされる。勿論この場合も、モータ２
の回転量を制御することにより、押圧力を調整すること
ができる。Turn off the cylinder 11, free the rod 12,
The state in which the rod 12 prevents the bracket 8 from falling is released. When the motor 2 is driven in this state, the nut 4 descends, the slider 8 and shaft 5 gradually descend while compressing the spring material 10, and the presser 22 slowly moves the protrusion 23 downward.
, the nozzle shaft 15 also gradually descends, so that the microbumps 18' are slowly pressed against the substrate 19 at a low speed while absorbing the inclination of the substrate 19, ensuring that all the microbumps 18' are It is bonded to the substrate 19. Of course, in this case too, motor 2
By controlling the amount of rotation, the pressing force can be adjusted.

以上のように本装置によれば、様々なボンディング条件
に対応して、押圧速度や押圧力を調整しながら、バンプ
を良好に基板にボンディングできる。As described above, according to the present apparatus, bumps can be bonded to a substrate favorably while adjusting the pressing speed and pressing force in response to various bonding conditions.

（実施例２） 第４図において、基板１９には異方性導電樹脂２９がコ
ーティングされており、またコレット１６は電熱線のよ
うな加熱手段２８を備えている。また基板１９は、ヒー
トブロックのような加熱手段３０により加熱されている
。(Embodiment 2) In FIG. 4, the substrate 19 is coated with an anisotropic conductive resin 29, and the collet 16 is equipped with a heating means 28 such as a heating wire. Further, the substrate 19 is heated by a heating means 30 such as a heat block.

このものも、上記第１実施例と同様に、モータ２を駆動
して、フリップチップ１７のバンプ１８を基板１９にボ
ンディングする。この場合、バンプ１８はフリソプチ・
７ブ１７の本体を介して加熱手段２８により加熱されて
おり、また樹脂２９も基板１９を介して加熱手段３０に
より加熱されており、バンプ１８を樹脂２９に押し付け
ると、バンプ１８は基板１９にボンディングされる。In this case, as in the first embodiment, the motor 2 is driven to bond the bumps 18 of the flip chip 17 to the substrate 19. In this case, the bump 18 is
The resin 29 is also heated by the heating means 30 through the substrate 19, and when the bumps 18 are pressed against the resin 29, the bumps 18 are heated by the heating means 28 through the main body of the bump 17. Bonded.

（発明の効果） 以上説明したように本発明は、ばね材に付勢されたシャ
フトと、このシャフトが下降することにより、コレット
に吸着されたフリップチップのバンプを基板に押し付け
るノズルシャフトと、上記ばね材のばね力を蓄圧するべ
く、このばね材を加圧するモータと、上記ばね力により
上記シャフトが下降するのを、阻止解除自在に阻止する
下降阻止手段とからボンディングヘッド装置を構成して
いるので、フリップチップを基板に押し付ける押圧力や
押圧速度を調整しながら、良好にボンディングすること
ができる。(Effects of the Invention) As explained above, the present invention includes a shaft biased by a spring material, a nozzle shaft that presses the bumps of the flip chip adsorbed by the collet onto the substrate by descending the shaft, and A bonding head device is constituted by a motor that pressurizes the spring material in order to accumulate the spring force of the spring material, and a descent prevention means that releasably prevents the shaft from descending due to the spring force. Therefore, good bonding can be achieved while adjusting the pressing force and pressing speed for pressing the flip chip onto the substrate.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

る。 ２・・ ５・・ ｌＯ・ ５・・ １０・ １１・ １５・ １６・ １７・ １８・ ・モー ダシャフト ・・ばね材 ・シャフト ・・ばね材 ・・下降阻止手段 ・・ノズルシャフト ・・コレット ・・フリップチップ ・・バンブ 第 図 一］−−−− Ｑ ・基板 Ru. 2... 5... lO・ 5... 10・ 11・ 15・ 16・ 17・ 18・ ・Mo dashaft ・Spring material ·shaft ・Spring material ・Descent prevention means ・Nozzle shaft ・Colette ・・Flip chip ・Banbu No. figure 1] ----- Q ·substrate

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 　ばね材に付勢されたシャフトと、このシャフトが下降
することにより、コレットに吸着されたフリップチップ
のバンプを基板に押し付けるノズルシャフトと、上記ば
ね材のばね力を蓄圧するべく、このばね材を加圧するモ
ータと、上記ばね力により上記シャフトが下降するのを
、阻止解除自在に阻止する下降阻止手段とから成ること
を特徴とするフリップチップのボンディングヘッド装置
。A shaft biased by a spring material, a nozzle shaft that presses the bumps of the flip chip adsorbed by the collet onto the substrate by descending of this shaft, and a nozzle shaft that presses the spring material to accumulate the spring force of the spring material. A flip-chip bonding head device comprising: a pressurizing motor; and a descent prevention means for releasably preventing the shaft from descending due to the spring force.
JP2120225A 1990-05-10 1990-05-10 Flip chip bonding head device Expired - Lifetime JP2765186B2 (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001041209A1 (en) * 1999-11-30 2001-06-07 Toray Engineering Co., Ltd. Chip bonding device
KR100821071B1 (en) * 2006-07-19 2008-04-10 삼성에스디아이 주식회사 Substrate Pressing Apparatus

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