JPH07153795A - 電子部品の実装方法 - Google Patents
電子部品の実装方法Info
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- JPH07153795A JPH07153795A JP29799493A JP29799493A JPH07153795A JP H07153795 A JPH07153795 A JP H07153795A JP 29799493 A JP29799493 A JP 29799493A JP 29799493 A JP29799493 A JP 29799493A JP H07153795 A JPH07153795 A JP H07153795A
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- JP
- Japan
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- electronic component
- circuit board
- electrodes
- heating
- mounting
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- 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
Abstract
(57)【要約】
【目的】 電子部品と回路基板とを熱圧着接合すると
き、両者の熱収縮量の差を減少させる。 【構成】 電子部品１０１のバンプ１０２を回路基板１
０３の電極１０４に位置合わせする工程と、相対する電
極を加圧する工程と、電子部品１０１および回路基板１
０３を加熱することにより両電極を熱圧着接合する工程
とを含み、電子部品１０１と回路基板１０３をそれぞれ
独立した加熱手段を用い、その温度を制御装置Ｃ１およ
びＣ２により制御し、電子部品１０１の実装面方向の熱
膨張量と回路基板１０３の相対する面方向の熱膨張量が
ほぼ等しくなるようにする。
き、両者の熱収縮量の差を減少させる。 【構成】 電子部品１０１のバンプ１０２を回路基板１
０３の電極１０４に位置合わせする工程と、相対する電
極を加圧する工程と、電子部品１０１および回路基板１
０３を加熱することにより両電極を熱圧着接合する工程
とを含み、電子部品１０１と回路基板１０３をそれぞれ
独立した加熱手段を用い、その温度を制御装置Ｃ１およ
びＣ２により制御し、電子部品１０１の実装面方向の熱
膨張量と回路基板１０３の相対する面方向の熱膨張量が
ほぼ等しくなるようにする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、フリップチップデバイ
スやリードレスパッケージデバイスなどのリードレス部
品の回路基板上への実装方法に関するものである。
スやリードレスパッケージデバイスなどのリードレス部
品の回路基板上への実装方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】フリップチップデバイスやリードレスパ
ッケージデバイスなどのリードレス電子部品は、実装面
積を最小限にすることが可能なため、高密度実装に適し
たデバイスとして民生機器から産業機器まで種々の分野
で広く採用されている。
ッケージデバイスなどのリードレス電子部品は、実装面
積を最小限にすることが可能なため、高密度実装に適し
たデバイスとして民生機器から産業機器まで種々の分野
で広く採用されている。
【０００３】図２（ａ）および（ｂ）は、ボンディング
装置によりバンプ付きフリップチップデバイスのような
電子部品を実装するプロセスの一例の各工程の側面図で
ある。
装置によりバンプ付きフリップチップデバイスのような
電子部品を実装するプロセスの一例の各工程の側面図で
ある。
【０００４】電子部品１０１は、シリコン，ガリウム砒
素，フェライト等を主基材とし、主表面に回路素子（図
示省略）およびそれを外部電極に接続するための金等の
導電体よりなるバンプ（突起電極）１０２が形成されて
いる。また回路基板１０３上には、この電子部品のバン
プ１０２を接続する電極１０４が形成されている。ま
ず、図２（ａ）に示すように、回路基板１０３を基板保
持装置２０５に固定し、電子部品１０１をその主表面が
回路基板１０３と対面した状態で電子部品取付装置たと
えばボンディングツール２０６により吸着して取付け
る。次に、基板保持装置２０５またはボンディングツー
ル２０６を操作することにより、電子部品１０１のバン
プ１０２と回路基板１０３の電極１０４とを位置合わせ
する。
素，フェライト等を主基材とし、主表面に回路素子（図
示省略）およびそれを外部電極に接続するための金等の
導電体よりなるバンプ（突起電極）１０２が形成されて
いる。また回路基板１０３上には、この電子部品のバン
プ１０２を接続する電極１０４が形成されている。ま
ず、図２（ａ）に示すように、回路基板１０３を基板保
持装置２０５に固定し、電子部品１０１をその主表面が
回路基板１０３と対面した状態で電子部品取付装置たと
えばボンディングツール２０６により吸着して取付け
る。次に、基板保持装置２０５またはボンディングツー
ル２０６を操作することにより、電子部品１０１のバン
プ１０２と回路基板１０３の電極１０４とを位置合わせ
する。
【０００５】次に、図２（ｂ）に示すように、ボンディ
ングツール２０６を下降させることにより、電子部品１
０１を回路基板１０３上に加圧する。次に、この状態
で、ボンディングツール２０６を加熱することにより、
電子部品１０１のバンプ１０２と回路基板１０３の電極
１０４とを熱圧着接合する。
ングツール２０６を下降させることにより、電子部品１
０１を回路基板１０３上に加圧する。次に、この状態
で、ボンディングツール２０６を加熱することにより、
電子部品１０１のバンプ１０２と回路基板１０３の電極
１０４とを熱圧着接合する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
手法により電子部品を実装した場合、バンプ１０２と電
極１０４の加熱は主としてチップ裏面からの熱電導によ
り行なわれるため、ボンディング時の加熱状態では電子
部品の温度が回路基板の温度より高くなる。このため、
ボンディング後から実装体が室温に冷却されるまでの期
間の電子部品と回路基板との熱収縮量が異なり、これら
の間の熱歪みによる応力が電極の接合部に集中し、接合
部の信頼性が低下する。
手法により電子部品を実装した場合、バンプ１０２と電
極１０４の加熱は主としてチップ裏面からの熱電導によ
り行なわれるため、ボンディング時の加熱状態では電子
部品の温度が回路基板の温度より高くなる。このため、
ボンディング後から実装体が室温に冷却されるまでの期
間の電子部品と回路基板との熱収縮量が異なり、これら
の間の熱歪みによる応力が電極の接合部に集中し、接合
部の信頼性が低下する。
【０００７】一例として、金バンプを有する１０ｍｍ角
のシリコン（熱膨張率：２．６×１０-6／℃）よりなる
電子部品を同一材料よりなる金電極を有する回路基板上
に実装する場合を考えると、上記の従来の方式では、ボ
ンディングツールを約６００℃に加熱する必要がある。
この場合、電子部品はほぼボンディングツールと等しい
温度まで加熱されるが、回路基板はせいぜい３００℃ま
でしか昇温しない。この状態で接合が完了した実装体
を、窒素を吹付けて室温（２５℃）まで冷却すると、電
子部品と回路基板との熱収縮量の差は、チップ端部間で
１０μｍ以上となり、この熱歪みによる応力が電極の接
合部に集中する。この状態を下記の表１に示す。
のシリコン（熱膨張率：２．６×１０-6／℃）よりなる
電子部品を同一材料よりなる金電極を有する回路基板上
に実装する場合を考えると、上記の従来の方式では、ボ
ンディングツールを約６００℃に加熱する必要がある。
この場合、電子部品はほぼボンディングツールと等しい
温度まで加熱されるが、回路基板はせいぜい３００℃ま
でしか昇温しない。この状態で接合が完了した実装体
を、窒素を吹付けて室温（２５℃）まで冷却すると、電
子部品と回路基板との熱収縮量の差は、チップ端部間で
１０μｍ以上となり、この熱歪みによる応力が電極の接
合部に集中する。この状態を下記の表１に示す。
【０００８】
【表１】
【０００９】また、他の例として、金バンプを有する１
０ｍｍ角のＧａＡｓ（熱膨張率：６．８６×１０-6／
℃）よりなる電子部品を窒化アルミニウム（ＡｌＮ）よ
りなる金電極を有する回路基板上に実装する場合を考え
る。この場合、チップと回路基板の双方をともに約４０
０℃に加熱するものとする。この状態で接合が完了した
実装体を室温（２５℃）まで冷却すると、電子部品と回
路基板との熱収縮量の差は、チップ端部間で１２μｍ以
上となり、この熱歪みによる応力が電極の接合部に集中
する。この状態を下記の表２に示す。
０ｍｍ角のＧａＡｓ（熱膨張率：６．８６×１０-6／
℃）よりなる電子部品を窒化アルミニウム（ＡｌＮ）よ
りなる金電極を有する回路基板上に実装する場合を考え
る。この場合、チップと回路基板の双方をともに約４０
０℃に加熱するものとする。この状態で接合が完了した
実装体を室温（２５℃）まで冷却すると、電子部品と回
路基板との熱収縮量の差は、チップ端部間で１２μｍ以
上となり、この熱歪みによる応力が電極の接合部に集中
する。この状態を下記の表２に示す。
【００１０】
【表２】
【００１１】本発明の目的は、電子部品と回路基板との
熱収縮量の差を減少させることにある。
熱収縮量の差を減少させることにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の電子部品の実装
方法は、回路基板への実装面に複数の電極を有する電子
部品を前記電極に相対する位置に電極を有する回路基板
上に対面させ位置合わせする工程と、相対する電極間を
加圧する工程と、電子部品および回路基板を加熱する工
程とを含み、電子部品および回路基板の加熱温度が、加
熱による電子部品の実装面方向の熱膨張量と回路基板の
相対する面方向の熱膨張量とが等しくなるように、それ
ぞれの加熱手段を独立に制御するようにした。
方法は、回路基板への実装面に複数の電極を有する電子
部品を前記電極に相対する位置に電極を有する回路基板
上に対面させ位置合わせする工程と、相対する電極間を
加圧する工程と、電子部品および回路基板を加熱する工
程とを含み、電子部品および回路基板の加熱温度が、加
熱による電子部品の実装面方向の熱膨張量と回路基板の
相対する面方向の熱膨張量とが等しくなるように、それ
ぞれの加熱手段を独立に制御するようにした。
【００１３】
【作用】電子部品とそれを実装する回路基板とをそれぞ
れ独立した加熱手段により加熱し、電子部品および回路
基板の加熱温度が、加熱による電子部品の実装面方向の
熱膨張量と回路基板の相対する面方向の熱膨張量とが等
しくなるように制御して、両電極を熱圧着接合する。し
たがって、ボンディング後から実装体が室温に冷却され
るまでの電子部品と回路基板との熱収縮量がほぼ等しく
なり、これらの間に熱歪みによる応力が発生しないた
め、電極の接合部にもこれに起因する応力が発生せず、
信頼性の高い接合を実現することができる。
れ独立した加熱手段により加熱し、電子部品および回路
基板の加熱温度が、加熱による電子部品の実装面方向の
熱膨張量と回路基板の相対する面方向の熱膨張量とが等
しくなるように制御して、両電極を熱圧着接合する。し
たがって、ボンディング後から実装体が室温に冷却され
るまでの電子部品と回路基板との熱収縮量がほぼ等しく
なり、これらの間に熱歪みによる応力が発生しないた
め、電極の接合部にもこれに起因する応力が発生せず、
信頼性の高い接合を実現することができる。
【００１４】
【実施例】図１（ａ）および（ｂ）はそれぞれ本発明に
よるプロセスの各工程の側面図である。
よるプロセスの各工程の側面図である。
【００１５】本発明に使用されるボンディング装置は、
図２（ａ）および（ｂ）に示されるものとほぼ同様であ
るが、ボンディングツール１０６および基板保持装置１
０５は、それぞれ加熱電源Ｖに接続され、制御装置Ｃ１
およびＣ２により、通電時間，電流電圧を制御し、別々
の温度に制御されることが異なっている。
図２（ａ）および（ｂ）に示されるものとほぼ同様であ
るが、ボンディングツール１０６および基板保持装置１
０５は、それぞれ加熱電源Ｖに接続され、制御装置Ｃ１
およびＣ２により、通電時間，電流電圧を制御し、別々
の温度に制御されることが異なっている。
【００１６】まず、第１の実施例について説明する。こ
の場合、電子部品１０１はシリコンを主基材とし、その
主面上に回路素子（図示省略）およびそれを外部電極に
接続するための銅を核としてその表面をはんだ被覆した
バンプ１０２が形成されている。また、回路基板１０３
はシリコンを主基材とし、その主面上にこの電子部品１
０１のバンプ１０２を接続する電極１０４が形成されて
いる。電極の材料としては、この場合、バンプ１０２の
はんだと接続性のよい銅が用いられている。まず最初
に、図１（ａ）に示すように、回路基板１０３を基板保
持装置１０５に固定し、電子部品１０１をその主表面が
回路基板１０３と対面した状態でボンディングツール１
０６により吸着する。次に基板保持装置１０５を操作す
ることにより、電子部品１０１のバンプ１０２と回路基
板１０３の電極１０４とを位置合わせする。次に、図１
（ｂ）に示すようにボンディングツール１０６を下降さ
せることにより、電子部品１０１を回路基板１００３上
に加圧する。次に、この状態でボンディングツール１０
６および基板保持装置１０５を加熱することにより、電
子部品１０１のバンプ１０２のはんだを溶融させて回路
基板１０３の電極１０４にはんだ付け接合する。
の場合、電子部品１０１はシリコンを主基材とし、その
主面上に回路素子（図示省略）およびそれを外部電極に
接続するための銅を核としてその表面をはんだ被覆した
バンプ１０２が形成されている。また、回路基板１０３
はシリコンを主基材とし、その主面上にこの電子部品１
０１のバンプ１０２を接続する電極１０４が形成されて
いる。電極の材料としては、この場合、バンプ１０２の
はんだと接続性のよい銅が用いられている。まず最初
に、図１（ａ）に示すように、回路基板１０３を基板保
持装置１０５に固定し、電子部品１０１をその主表面が
回路基板１０３と対面した状態でボンディングツール１
０６により吸着する。次に基板保持装置１０５を操作す
ることにより、電子部品１０１のバンプ１０２と回路基
板１０３の電極１０４とを位置合わせする。次に、図１
（ｂ）に示すようにボンディングツール１０６を下降さ
せることにより、電子部品１０１を回路基板１００３上
に加圧する。次に、この状態でボンディングツール１０
６および基板保持装置１０５を加熱することにより、電
子部品１０１のバンプ１０２のはんだを溶融させて回路
基板１０３の電極１０４にはんだ付け接合する。
【００１７】ここで、ボンディングツール１０６および
基板保持装置１０５の加熱機構は、加熱電源Ｖによるパ
ルス加熱方式によるものであり、各々が独立した制御装
置Ｃ１およびＣ２により温度制御される。本接続の場
合、電子部品１０１の主基材と回路基板１０３の主基材
はともにシリコンであり、電極間の接続機構ははんだ付
けのため、ボンディングツール１０６および基板保持装
置１０５はともに同じ温度２５０℃で５秒間加熱する。
そして、加熱が終了した後ボンディングツール１０６お
よび基板保持装置１０５に窒素を吹付け冷却し、実装が
完了する。このときの状態を下記の表３に示す。
基板保持装置１０５の加熱機構は、加熱電源Ｖによるパ
ルス加熱方式によるものであり、各々が独立した制御装
置Ｃ１およびＣ２により温度制御される。本接続の場
合、電子部品１０１の主基材と回路基板１０３の主基材
はともにシリコンであり、電極間の接続機構ははんだ付
けのため、ボンディングツール１０６および基板保持装
置１０５はともに同じ温度２５０℃で５秒間加熱する。
そして、加熱が終了した後ボンディングツール１０６お
よび基板保持装置１０５に窒素を吹付け冷却し、実装が
完了する。このときの状態を下記の表３に示す。
【００１８】
【表３】
【００１９】この場合チップと回路基板の材質が同一で
あり、かつはんだバンプを使用するから、ボンディング
ツールおよび基板保持装置の加熱温度は同一であり、熱
収縮量の差は０となる。
あり、かつはんだバンプを使用するから、ボンディング
ツールおよび基板保持装置の加熱温度は同一であり、熱
収縮量の差は０となる。
【００２０】次に第２の実施例について説明する。ボン
ディング装置は図１（ａ）および（ｂ）の場合と同様で
ある。チップおよび回路基板ならびにバンプの材質が異
なる。そのため電子部品および回路基板の加熱温度が異
なるが、その他のプロセスは同一である。電子部品１０
１はガリウム・砒素を主基材とし、その主面上に回路素
子（図示省略）およびそれを外部電極に接続するための
金よりなるバンプ１０２が形成されている。また回路基
板１０３は窒化アルミニウムを主基材とし、その主面上
にこの電子部品１０１のバンプ１０２を接続する電極１
０４が形成されている。電極の材料としては、この場
合、金バンプを熱圧着接続するため、金が用いられてい
る。
ディング装置は図１（ａ）および（ｂ）の場合と同様で
ある。チップおよび回路基板ならびにバンプの材質が異
なる。そのため電子部品および回路基板の加熱温度が異
なるが、その他のプロセスは同一である。電子部品１０
１はガリウム・砒素を主基材とし、その主面上に回路素
子（図示省略）およびそれを外部電極に接続するための
金よりなるバンプ１０２が形成されている。また回路基
板１０３は窒化アルミニウムを主基材とし、その主面上
にこの電子部品１０１のバンプ１０２を接続する電極１
０４が形成されている。電極の材料としては、この場
合、金バンプを熱圧着接続するため、金が用いられてい
る。
【００２１】本接続の場合、電子部品１０１の主基材は
ガリウム・砒素（熱膨張率：６．８６×１０-6／℃）で
回路基板１０３の主基材は窒化アルミニウム（熱膨張
率：４．５×１０-6／℃）、電極間の接合機構は金−金
の金属拡散接合のため、ボンディングツール１０６は３
５０℃、基板保持装置１０５は５２０℃で５秒間加熱す
る。これらの温度は、ボンディング時の環境温度が２５
℃の場合、ボンディングツール１０６により加熱される
ガリウム・砒素よりなる電子部品１０１の熱膨張量と、
基板保持装置１０５により加熱される窒化アルミニウム
よりなる回路基板１０３の熱膨張量とがほぼ等しくなる
ように設定される。そして、加熱接合が終了した後、ボ
ンディングツール１０６および基板保持装置１０５に窒
素を吹付け冷却し、実装が完了する。この状態を下記の
表４に示す。
ガリウム・砒素（熱膨張率：６．８６×１０-6／℃）で
回路基板１０３の主基材は窒化アルミニウム（熱膨張
率：４．５×１０-6／℃）、電極間の接合機構は金−金
の金属拡散接合のため、ボンディングツール１０６は３
５０℃、基板保持装置１０５は５２０℃で５秒間加熱す
る。これらの温度は、ボンディング時の環境温度が２５
℃の場合、ボンディングツール１０６により加熱される
ガリウム・砒素よりなる電子部品１０１の熱膨張量と、
基板保持装置１０５により加熱される窒化アルミニウム
よりなる回路基板１０３の熱膨張量とがほぼ等しくなる
ように設定される。そして、加熱接合が終了した後、ボ
ンディングツール１０６および基板保持装置１０５に窒
素を吹付け冷却し、実装が完了する。この状態を下記の
表４に示す。
【００２２】
【表４】
【００２３】チップと回路基板の材質が異なるから、そ
れぞれの加熱温度を異ならせることにより、熱収縮量の
差を０にすることができる。
れぞれの加熱温度を異ならせることにより、熱収縮量の
差を０にすることができる。
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば、電子部品とそれを実装
する回路基板とを、それぞれ独立して制御される加熱手
段により、それぞれの加熱温度が、それぞれの熱膨張量
が等しくなるようにして両電極を熱圧着接合する。した
がって、何らかの原因で完全に等しくならないとして
も、ボンディング後から実装体が室温に冷却されるまで
の電子部品と回路基板との熱収縮量がほぼ等しくなり、
これらの間に熱歪みによる応力が発生しないため、電極
の接合部にもこれに起因する応力が発生せず、信頼性の
高い接合を実現することができる。
する回路基板とを、それぞれ独立して制御される加熱手
段により、それぞれの加熱温度が、それぞれの熱膨張量
が等しくなるようにして両電極を熱圧着接合する。した
がって、何らかの原因で完全に等しくならないとして
も、ボンディング後から実装体が室温に冷却されるまで
の電子部品と回路基板との熱収縮量がほぼ等しくなり、
これらの間に熱歪みによる応力が発生しないため、電極
の接合部にもこれに起因する応力が発生せず、信頼性の
高い接合を実現することができる。
【図１】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ本発明の各工
程を示す側面図である。
程を示す側面図である。
【図２】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ従来の実装方
法の各工程の側面図である。
法の各工程の側面図である。
１０１ 電子部品 １０２ バンプ １０３ 回路基板 １０４ 電極 １０５ 基板保持装置 １０６ ボンディングツール Ｃ１，Ｃ２ 制御装置
Claims (1)
- 【請求項１】 加熱手段を有する電子部品保持装置に取
付けられている基板への実装面に複数の電極を有する電
子部品を、加熱手段を有する基板保持装置に取付けられ
ている前記電極に相対する位置に電極を有する基板上に
対面させ位置合わせする工程と、 相対する電極を加圧する工程と、 前記の加熱手段をそれぞれ加熱し電子部品および回路基
板を加熱し双方の電極を接合する工程とよりなり、 前記の加熱手段をそれぞれ加熱するとき、それぞれの加
熱温度は、加熱による電子部品の実装面方向の熱膨張量
と回路基板の相対する面方向の熱膨張量とが等しくなる
ように、それぞれ独立に制御することを特徴とする電子
部品の実装方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5297994A JP2851779B2 (ja) | 1993-11-29 | 1993-11-29 | 電子部品の実装方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5297994A JP2851779B2 (ja) | 1993-11-29 | 1993-11-29 | 電子部品の実装方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07153795A true JPH07153795A (ja) | 1995-06-16 |
| JP2851779B2 JP2851779B2 (ja) | 1999-01-27 |
Family
ID=17853759
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5297994A Expired - Fee Related JP2851779B2 (ja) | 1993-11-29 | 1993-11-29 | 電子部品の実装方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2851779B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7075036B2 (en) * | 2001-06-08 | 2006-07-11 | Shibaura Mechatronics Corporation | Electronic part compression bonding apparatus and method |
| US8016181B2 (en) * | 2008-02-06 | 2011-09-13 | Seiko Epson Corporation | Method of producing electro-optical device using anisotropic conductive adhesive containing conductive particles to bond terminal portions and electro-optical device |
| JP2012114239A (ja) * | 2010-11-25 | 2012-06-14 | Panasonic Corp | 部品実装装置及び部品実装方法 |
| JP2018157231A (ja) * | 2017-02-10 | 2018-10-04 | ルーメンス カンパニー リミテッド | マイクロｌｅｄモジュールのフリップチップボンディング方法及びそれを用いたフリップチップボンディングモジュール |
-
1993
- 1993-11-29 JP JP5297994A patent/JP2851779B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| US7075036B2 (en) * | 2001-06-08 | 2006-07-11 | Shibaura Mechatronics Corporation | Electronic part compression bonding apparatus and method |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2851779B2 (ja) | 1999-01-27 |
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