JPWO2008139668A1 - 電子部品装着装置および電子部品装着方法 - Google Patents

電子部品装着装置および電子部品装着方法 Download PDF

Info

Publication number
JPWO2008139668A1
JPWO2008139668A1 JP2009513976A JP2009513976A JPWO2008139668A1 JP WO2008139668 A1 JPWO2008139668 A1 JP WO2008139668A1 JP 2009513976 A JP2009513976 A JP 2009513976A JP 2009513976 A JP2009513976 A JP 2009513976A JP WO2008139668 A1 JPWO2008139668 A1 JP WO2008139668A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electronic component
ultrasonic
tool
wiring board
bonding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2009513976A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5334843B2 (ja
Inventor
那須　博
博 那須
渡邉　勝彦
勝彦 渡邉
今村　博之
博之 今村
裕 蛯原
裕 蛯原
小林　弘幸
弘幸 小林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Corp
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Corp, Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Panasonic Corp
Priority to JP2009513976A priority Critical patent/JP5334843B2/ja
Publication of JPWO2008139668A1 publication Critical patent/JPWO2008139668A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5334843B2 publication Critical patent/JP5334843B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L24/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or adjusting assemblages of electric components
    • H05K13/04—Mounting of components, e.g. of leadless components
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • 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
    • H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • H01L2224/0554—External layer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • 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
    • H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • H01L2224/0554—External layer
    • H01L2224/0556—Disposition
    • H01L2224/05568—Disposition the whole external layer protruding from the surface
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • 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
    • H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • H01L2224/0554—External layer
    • H01L2224/05573—Single external layer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • H01L2224/818—Bonding techniques
    • H01L2224/81801—Soldering or alloying
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00014—Technical content checked by a classifier the subject-matter covered by the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group, being disclosed without further technical details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01004—Beryllium [Be]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01005—Boron [B]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01006—Carbon [C]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01033—Arsenic [As]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01047—Silver [Ag]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01074—Tungsten [W]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/013—Alloys
    • H01L2924/014—Solder alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/14—Integrated circuits

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)
  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)

Abstract

超音波振動子１から付与される超音波振動方向５に対して平行な方向において、ツール３の中央部３ａの形状と、ツール３の端部３ｂの形状とを変化させ、断面積を異なるようにし、超音波振動方向５に対して垂直な方向における超音波振幅９が略同じになるようにする。これによりツール３の中央部３ａとツール３の端部３ｂとにおける超音波振動の差がなくなるか、あるいは小さくすることができる。

Description

本発明は、電子部品の金属電極と配線基板の金属電極とを、超音波振動を用いて装着するための電子部品装着装置および電子部品装着方法に関する。
従来、プリント基板などの配線基板に電子部品を装着する装置では、電子部品の電極と配線基板の電極とを接合する様々な方法が利用されており、電子部品を短時間で、かつ比較的低温にて実装することができる方法の１つとして、超音波を利用する接合方法（以下、超音波接合という）が知られている。
前記超音波接合では、配線基板に押圧された電子部品を超音波振動により振動させ、電子部品の電極（例えばバンプが形成されている）と配線基板の電極とを電気的に接合する。このとき、前記バンプは配線基板の電極に形成されてもよく、また電子部品の電極および配線基板の電極の双方に形成されていてもよい。
図１３（ａ）（ｂ）は、従来の超音波を利用して電子部品４を配線基板１４に装着する電子部品装着装置（以下、超音波接合装置という）による電子部品４の金属電極と配線基板１４の金属電極との接合を実施している状態を示す説明図であって、１は超音波振動子、２は超音波ホーン、３はツールである。
図１３（ａ）は断面図、図１３（ｂ）の右図は配線基板１４を除いた底面図、図１３（ｂ）の左図の９は無荷重時の超音波振幅であって、荷重印加時の超音波振動の伝達量を擬似的に表している。
図１３（ａ）に示すように、超音波振動子１により発生した超音波振動は、超音波振動を伝達する超音波ホーン２、および搭載されている電子部品４に直接に接触するツール３を介して電子部品４に伝達されて、電子部品４上の電極と配線基板１４の電極が接合される。
図１４は電子部品の各接合部に負荷される荷重条件、および超音波振動条件と電子部品の各接合部の良品・不良品の関係を示す説明図である。横軸が各接合部に負荷される荷重条件、縦軸が超音波振動である。
この図１４に示すように、低荷重または低超音波振動の領域Ｂでは、接合に必要な負荷エネルギーが不足し、電子部品４の電極と配線基板１４の電極とが接合されていない接合部の電気的導通不良や、製品として要求される信頼性を確保するために必要な接合強度（例えば、配線基板１４に対する電子部品４のせん断強度）が不足するといった接合強度の不足による接合不良が発生する。
また、高荷重または高超音波振動の領域Ｃでは、負荷エネルギーの過負荷より電子部品４もしくは配線基板１４が破壊する。
よって、接合条件である荷重値および超音波振動値は、製品として要求される信頼性を確保するために必要な接合強度が確保でき、かつ電子部品４または配線基板１４の破壊が発生しない範囲で設定する必要がある。領域Ａは、適正な荷重で適正な超音波振動の電子部品４と配線基板１４との良好な接合を実現できる。
特開２００４−３３０２２８号公報
近年、超音波接合方式は、電子部品の電極と配線基板の電極を接合する他の接合方式、例えば電子部品の電極に形成されたバンプと、配線基板の電極をバンプに形成された導電性接着材を介して接合する接合方法、あるいは、導電性粒子を含有した接着シートを介して、電子部品の電極に形成されたバンプと配線基板の電極とを接合する接合方法、あるいは、電子部品に形成されたバンダバンプと配線基板の電極を接合する方法と比べて、短時間でかつ比較的低温で、電子部品の接合が可能である優位性が認められ、多くの電子部品の接合形態への適用が期待されている。
特に、画像表示用駆動ドライバーＩＣなどの大型で、かつ電極の狭ピッチ化が今後も進むと予測される電子部品の接合形態では、接合時の温度負荷による各構成部材の熱膨張によって、接合位置ずれなどの不具合が生じるため、低温での接合が可能な超音波接合方式の適用が最も期待されている。
超音波接合では、ツールから伝達される超音波振動を電子部品の全面に伝達するために、ツールにおける超音波振動方向に対して垂直方向の長さおよび平行方向の長さは、電子部品における超音波振動方向に対して垂直方向の長さおよび平行方向の長さと同じ長さか、電子部品における超音波振動方向に対して垂直方向の長さおよび平行方向の長さより長く設定され、かつ、ツールにおける超音波振動方向に対する垂直方向の長さは、ツールの部品保持面において同じ長さであり、かつ、ツールにおける超音波振動方向に対する平行方向の長さは、ツール保持面において同じ長さに設定されている。
しかし、前記ツールの形状では、ツールにおける超音波振動方向に対して平行方向の中心線から遠ざかるツールの部位ほど超音波振動の伝達が悪くなる。
つまり、図１３（ｂ）に示すように、ツール３の中央部とツール３の端部とにおいて超音波振幅９の変化、つまり超音波振動の伝達に差が生じ、特にツール３の端部で極端に超音波振動の伝達が小さくなる。
前述したように、超音波接合の接合条件は電子部品の電極と配線基板の電極とが接合し、かつ破壊しない領域Ａの接合条件にする必要があるが、電子部品の中央部の電極と端部の電極部への超音波振動の伝達に差が生じると、電子部品内の各接合部に実際に負荷される接合条件は、例えば図１４に示すような範囲を有し、電子部品内の全接合部において接合強度確保と、電子部品または配線基板の非破壊の両方を満たす接合条件を見出すことができない。図１４においてＤ１の範囲は、電子部品の超音波振動方向と垂直な方向における端部に実際に負荷される接合条件の範囲を示す。Ｄ２の範囲は、電子部品の超音波振動方向と垂直な方向における端部以外に実際に負荷される接合条件の範囲を示す。
あるいは、電子部品内の全接合部において、接合強度の確保と、電子部品または配線基板の非破壊の両方を満たす接合条件を見出せたとしても、良品を確保するために余裕度の小さい接合条件になってしまい、量産における接合条件の維持管理が非常に難しい。
本発明は、前記従来の課題に鑑みなされたものであり、超音波接合におけるツール中央部とツール端部における超音波振幅の差、すなわち超音波振動の伝達の差をなくすか、あるいは超音波振動の伝達の差を小さくし、電子部品内の全接合部において接合強度の確保と、電子部品または配線基板の非破壊の両方を満たす条件を見出し、さらには良品を確保するために余裕度の大きい接合条件範囲を確保することにより、量産における接合条件の維持管理を容易にすることを目的とする。
本発明の請求項１記載の電子部品装着装置は、超音波振動子から発生した超音波振動を、超音波ホーンおよびツールを介して配線基板上の電子部品に伝達し、前記電子部品と前記配線基板とを接合させる電子部品装着装置において、前記超音波振動子の中心軸を通り、かつ前記電子部品との接触面に対して垂直方向の前記ツールにおける中央部の断面積が前記ツールの他の部位の断面積よりも大きくなるように設定したことを特徴とする。
本発明の請求項２記載の電子部品装着装置は、請求項１において、超音波振動方向に対して平行な方向の前記ツールにおける前記電子部品との接触面の中央部の長さが、前記ツールにおける前記電子部品との接触面の端部の長さより大きくなるように設定したことを特徴とする。
本発明の請求項３記載の電子部品装着装置は、請求項１において、前記ツールの側面に、前記超音波振動子から付与される超音波振動方向に対して平行な方向の溝部を形成したことを特徴とする。
本発明の請求項４記載の電子部品装着装置は、請求項１において、前記ツールの側面に、前記超音波振動子から付与される超音波振動方向に対して垂直な方向の２つの穴部を形成し、該２つの穴部をそれぞれ前記超音波振動子の中心軸から対称な位置に設置したことを特徴とする。
本発明の請求項５記載の電子部品装着装置は、超音波振動子から発生した超音波振動を、超音波ホーンとツールを介して配線基板上の電子部品に伝達し、前記電子部品と前記配線基板とを接合させる電子部品装着装置において、前記超音波振動子の中心軸を通り、かつ前記電子部品との接触面に対して垂直方向の前記ツールにおける中央部の断面積が他の部位の断面積よりも小さくなるように設定したことを特徴とする。
本発明の請求項６記載の電子部品装着装置は、請求項５において、前記ツールの前記超音波振動子から付与される超音波振動方向に対して垂直な方向の側面に、穴部を形成し、前記穴部を、該穴部の中心線が前記ツールにおける前記電子部品との接触面の中央部と前記超音波振動子の中心軸とを通る平面上に存在するように設置したことを特徴とする。
本発明の請求項７記載の電子部品装着装置は、請求項５において、前記ツールにおける電子部品保持面の中央部に溝部を形成したことを特徴とする。
本発明の請求項８記載の電子部品装着装置は、超音波振動子から発生した超音波振動を、超音波ホーンとツールを介して配線基板上の電子部品に伝達し、前記電子部品と前記配線基板とを接合させる電子部品装着装置において、前記超音波振動子の中心軸を通り、かつ前記ツールにおける電子部品との接触面に対して垂直方向の前記ツールにおける中央部の材質と前記ツールの他の部位の材質とを異なるものにしたことを特徴とする。
本発明の請求項９記載の電子部品装着装置は、超音波振動子から発生した超音波振動を、超音波ホーンとツールを介して配線基板上の電子部品に伝達し、前記電子部品と前記配線基板とを接合させる電子部品装着装置において、前記超音波振動子の中心軸を通り、かつ前記ツールにおける電子部品との接触面に対して垂直方向の前記ツールにおける中央部の材質組織と前記ツールにおける他の部位の材質組織とを異なるものにしたことを特徴とする。
本発明の請求項１０記載の電子部品装着方法は、請求項１〜６のいずれか１項の電子部品装着装置を用いて超音波を利用して電子部品を配線基板に装着する電子部品装着方法であって、超音波振動子から付与される超音波の振動方向と平行な方向における中央部の形状と端部の形状とを変化させたツールと、該ツールを保持する超音波ホーンとを具備し、前記超音波ホーンと電子部品を保持した前記ツールとを介して前記電子部品に前記超音波振動子から超音波振動を付与する工程と、前記超音波ホーンが取り付けられる支持部材と前記超音波ホーンと前記ツールとを介して、前記電子部品を前記配線基板に押圧する工程とを備えたことを特徴とする。
本発明の請求項１１記載の電子部品装着方法は、請求項８または請求項９に記載の電子部品装着装置を用いて超音波を利用して電子部品を配線基板に装着する電子部品装着方法であって、超音波振動子から付与される超音波の振動方向と平行な方向における中央部の超音波の振動方向と垂直な方向の材質または組織と、端部の超音波の振動方向と垂直な方向の材質または組織とを変化させたツールと、該ツールを保持する超音波ホーンとを具備し、前記超音波ホーンと電子部品を保持した前記ツールとを介して前記電子部品に前記超音波振動子から超音波振動を付与する工程と、前記超音波ホーンが取り付けられる支持部材と前記超音波ホーンと前記ツールとを介して、前記電子部品を前記配線基板に押圧する工程とを備えたことを特徴とする。
本発明によれば、超音波接合におけるツール中央部とツール端部における超音波振幅の差、すなわち超音波振動の伝達の差をなくしたり、超音波振動の伝達の差を小さくしたりすることにより、電子部品内の全接合部における接合強度の確保と、電子部品または配線基板の非破壊の両方を満たすことが可能になり、さらには良品を確保するために、余裕度の大きい接合条件範囲を確保することなどができるため、量産における接合条件の維持管理が容易になる。
本発明に係る超音波接合装置の実施の形態１の概略構成図 本実施の形態における接合動作に係るフロー図 本実施の形態における超音波振動条件と荷重条件のプロファイルと、各接合時間における電子部品および配置基板部分を示す図であって、(ａ)は、超音波振動と荷重条件のプロファイルを示す図、（ｂ１）〜（ｂ３）は各接合時間における電子部品と配線基板と接合材の構成を示す断面図、(ｃ１)〜（ｃ３）は、各接合時間における電子部品と配線基板の間に配置された接合材の電子部品上電極との接触面の領域を示す図 本実施の形態における電子部品の各接合部に負荷される荷重条件および超音波振動条件と電子部品の各接合部の良品・不良品の関係を示す説明図 本実施の形態における接合ヘッドを示し、（ａ）は断面図、（ｂ）の右図は底面図、（ｂ）の左図は無荷重時のツール上位置と超音波振幅の関係を示す説明図、（ｂ）の下図は無荷重時の超音波ホーンと超音波振幅の関係を示す説明図 実施の形態１の変形例におけるツールを部品保持面方向より示す斜視図 （ａ），（ｂ）は実施の形態１の他の変形例におけるツールを部品保持面方向より示す斜視図 実施の形態１の他の変形例におけるツールを部品保持面方向より示す斜視図 実施の形態１の他の変形例におけるツールを部品保持面方向より示す斜視図 実施の形態１の他の変形例におけるツールを部品保持面方向より示す斜視図 本発明に係る超音波接合装置の実施の形態２におけるツールを部品保持面方向より示す斜視図 本発明に係る超音波接合装置の実施の形態２におけるツールを部品保持面方向より示す斜視図 従来の超音波接合装置による電子部品と配線基板の接合を実施している状態を示す説明図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）の右図は配線基板を除いた底面図、（ｂ）の左図は無荷重時のツール上の位置と超音波振幅との関係を示す説明図 従来装置における電子部品の各接合部に負荷される荷重条件および超音波振動条件と電子部品の各接合部の良品・不良品の関係を示した説明図
以下、本発明の各実施の形態を図１〜図１２に基づいて説明する。
（実施の形態１）
図１〜図１０は本発明の実施の形態を示す。
図１は本発明に係る超音波接合装置の概略構成図である。
この超音波接合装置は、配線基板１４を保持する配線基板保持部２４を備え、配線基板保持部２４の＋Ｚ方向の側には、配線基板１４に電子部品４を接合する接合機構２１が設けられている。配線基板保持部２４と接合機構２１との間には、電子部品４および配線基板１４を撮像する撮像機構２７が設けられている。また、電子部品４を接合機構２１に供給する供給機構（図示せず）が設置されている。この超音波接合装置では、これらの機構が制御部４０により制御されることにより、配線基板１４と電子部品４との接合が行われる。
配線基板保持部２４は、配線基板１４を保持するステージ２５と、ステージ２５をＸ方向およびＹ方向に移動するステージ移動機構２６を備えている。接合機構２１は、接合ヘッド２３と、接合ヘッド２３をＺ方向に移動する（昇降する）昇降機構２２を備えている。撮像機構２７は、電子部品４および配線基板１４を撮像する撮像ユニット２８と、Ｘ方向およびＹ方向に移動する撮像ユニット移動機構２９を備えている。
図２は、図１に示した超音波接合装置を用い、電子部品４を配線基板１４に接合させる動作に係る制御部４０のフロー図である。
制御部４０は、まず、供給機構により供給された電子部品４を接合ヘッド２３で吸着する（Ｓ１１）。
次に撮像ユニット２８が電子部品４および配線基板１４の間に移動し、吸着された電子部品４およびステージ２５に保持されている配線基板１４を撮像する（Ｓ１２）。
次に、画像データを制御部４０に送り、予め記憶している電子部品４と配線基板１４の画像データとをそれぞれ比較し、電子部品４および配線基板１４の位置と向きを検出する（Ｓ１３）。
次に、検出結果に基づいて電子部品４および配線基板１４を、予め設定した相対位置および向きに補正する（Ｓ１４）。
電子部品４または接合ヘッド２３と接触しない位置に撮像ユニット２８が退避し、接合ヘッド２３が降下して、電子部品４を配線基板１４に押圧接合させる（Ｓ１５）。
そして、接合ヘッド２３による電子部品４の吸着が解除され、接合ヘッド２３が上昇する（Ｓ１６）ことによって、接合動作の一つのサイクルが完了する。
なお、電子部品４および配線基板１４を、予め設定した相対位置および向きに補正する工程（Ｓ１４）において、図１に示すステージ移動機構２６ではなく、接合機構２１に別途に移動機構を設けて補正を行うようにしてもよい。
図３は、電子部品４を接合させる条件である超音波振動条件と荷重条件のプロファイルと、各接合時間における電子部品４および配線基板１４の部分を示す図である。
図３において、（ａ）は超音波振動と荷重条件のプロファイルを示し、（ｂ１）〜（ｂ３）は各接合時間における電子部品４と配線基板１４、および電子部品４と配線基板１４とを接合させる接合材１３を示す断面図であり、（ｃ１）〜（ｃ３）は、電子部品４の電極１２と配線基板１４の側に配置された接合材１３との接触面の各接合時間における領域を示す図である。なお、図中の５は超音波振動方向を示す。
図３を用いて、超音波振動条件と荷重条件の各プロファイルと、各接合時間における電子部品４および配線基板１４の状態の関係を説明する。
まず、超音波振動を印加する前に、荷重印加部材１１にて荷重のみ印加する。すなわち、配線基板１４の配線電極１５上に接合材１３が配置されている配線基板１４と電子部品４を用意する〔（ａ）の０秒時，配線電極１５の状態（ｂ１），電子部品４の状態（ｃ１）：初期領域３０〕。
次のｔ１秒間は荷重のみを印加する〔（ａ）０秒〜ｔ１秒，配線電極１５の状態（ｂ２），電子部品４の状態（ｃ２）：荷重により拡大した領域３１〕。このとき印加する荷重Ｆ〔Ｎ〕は、ｔ１〔ｓ〕後に超音波振動を印加した場合に電子部品４が位置ずれを生じない十分な値とする。
次に、ｔ１秒後から超音波振動Ｐ〔Ｗ〕と荷重Ｆ〔Ｎ〕をｔ２秒後まで印加し、接合プロファイルを完了させる〔（ａ）ｔ１秒〜ｔ２秒，配線電極１５の状態（ｂ３），電子部品４の状態（ｃ３）：荷重＋超音波振動により拡大した領域３２〕。
ここで、図３における（ｃ２）に示す接合材１３の荷重により拡大した領域３１は、接合強度が低いため、荷重Ｆ〔Ｎ〕は、電子部品４が位置ずれを生じないのに十分で、かつ小さい値であることが望ましい。
なお、本実施の形態では、予め接合材１３を配線上に配置した配線基板１４と電子部品４を対向させて接合させる接合方法を例として説明するが、接合材１３は予め電子部品４に配置されていてもよい。また、ｔ１〔ｓ〕後の荷重または超音波振動は、図３における（ａ）に示すように、必ずしも一定である必要はなく、また、超音波振動の制御因子も電力Ｗではなく、電圧や電流であってもよい。
図４は本実施の形態に関する電子部品４の各接合部に負荷される荷重条件および超音波振動条件と電子部品４の各接合部の良品・不良品の関係を示した説明図である。横軸が各接合部に負荷される荷重条件、縦軸が超音波振動である。低荷重または低超音波振動の領域Ｂでは、接合に必要な負荷エネルギーが不足し、電子部品４の電極と配線基板１４の電極とが接合されていない接合部の電気的導通不良や、製品として要求される信頼性を確保するために必要な接合強度（例えば、配線基板１４に対する電子部品４のせん断強度）が不足するといった接合強度の不足による接合不良が発生する。また、高荷重または高超音波振動の領域Ｃでは、負荷エネルギーの過負荷より電子部品４もしくは配線基板１４が破壊する。領域Ａでは、適正な荷重で適正な超音波振動の電子部品４と配線基板１４との良好な接合を実現できる。領域Ｅは、電子部品の各領域に実際に負荷される接合条件の範囲を示す。
図４に示すように接合条件である荷重値および超音波振動は、接合強度が確保でき、かつ電子部品４または配線基板１４の破壊が発生しない範囲で設定する必要があり、接合する面積や接合材料の特性にもよるが、例えば荷重であれば５Ｎから５００Ｎ程度が妥当であり、超音波振動であれば無荷重時の超音波振幅に換算して０．５μｍから１０μｍ程度が妥当である。
また、電子部品４および配線基板１４の接合部に対し、荷重，超音波振動以外に熱を印加すると、接合材１３と電子部品４の電極１２および配線基板１４の配線電極１５の相互拡散が促進され、より低荷重、低超音波振動で接合が可能となるため、接合条件のマージンが広がり、さらに安定した品質を得ることができる。
図５は図１に示す接合ヘッド２３を示す。
図５において（ａ）は接合ヘッド２３の正面の一部断面図であり、（ｂ）の右図は接合ヘッド２３の底面図、２０は超音波振動子１の超音波振動子長である。（ｂ）の左図は無荷重時のツール３上位置と超音波振幅の関係を示す説明図、（ｂ）の下図は無荷重時の超音波ホーンと超音波振幅の関係を示す説明図である。
なお、図５では、接合ヘッド２３に保持される電子部品４も併せて図示する。また、（ｂ）の左図に示す無荷重時の超音波振幅９は、荷重印加時の超音波振動の伝達量を近似的に表している。
図５に示すように、接合ヘッド２３は、電子部品４を吸着するツール３、超音波振動を発生する超音波振動子１、超音波振動をツール３に伝える超音波ホーン２、超音波ホーン２の支持部材１０、荷重印加部材１１で構成される。超音波ホーン２は、長手方向の中央部に超音波振動の最大振幅点３５を有し、ツール３は、超音波振動の最大振幅点３５である超音波ホーン２の中央部に配置されている。本構成により、超音波振動を最も効率的に電子部品４に伝達することができる。
超音波振動子１は、超音波ホーン２の長手方向の一端部に配置され、超音波の長手方向に超音波振動する。また、超音波ホーン２は、超音波振動におけるノーダル部（節部）３４のみで支持部材１０により固定されている。このような構成により、超音波ホーン２の超音波振動を阻害することなく、超音波ホーン２を保持することができる。
ツール３に荷重を印加する荷重印加部材１１は、超音波ホーン２の最大振幅点３５であるツール３位置の上に配置され、超音波ホーン２の超音波ホーン支持部材１０に固定される構造となっている。この場合、荷重印加部材１１にベアリングを配置し、超音波ホーン２を配置したツール３と反対面の超音波ホーン最大振幅点３５を含む面とが接触するような構造にしてもよい。
ツール３は、電子部品４の接合において好適な振動特性および振動伝達特性を有するステンレス鋼，超硬合金，焼入鋼により形成されており、中心部に電子部品４の吸着保持に利用される真空吸引用の吸引路を備えている。
図５（ｂ）に示すように、実施の形態１のツール３の形状は、超音波振動子１の中心軸を通り、かつ電子部品４との接触面に対して水平方向のツール３における中央部３ａの断面積がツール３の他の部位としての端部３ｂの断面積よりも大きくなるように設定されている。つまり、超音波振動子１から付与される超音波振動方向に対して平行な方向において、ツール３の中央部３ａの形状と、ツール３の端部３ｂの形状を変化させ、断面積が異なるようにしており、超音波振動子１から付与される超音波振動方向５と平行な方向に、ツール３の中央部３ａにおいてツール３の端部３ｂの厚さよりも厚くなるようにしている。
この構成によると、図５（ｂ）に示すように、超音波振動方向５に対して垂直な方向における超音波振幅９が略同じになる。つまり超音波振動の差がなくなるか、あるいは小さくなるため、電子部品４における超音波振動方向５に対して垂直な方向における中央部３ａと端部３ｂとで超音波振動の伝達の差をなくすか、あるいは小さくすることができる。
電子部品４における超音波振動方向５に対して垂直な方向における中央部３ａと端部３ｂで超音波振動の伝達の差をなくすか、あるいは小さくすることができることにより、図３（ｂ１）〜（ｂ３）に示すように、荷重＋超音波振動により拡大した領域の面積差を電子部品４における超音波振動方向５に対して垂直な方向における中央部と端部の電極１２，１５でなくすか、あるいは小さくすることができ、電子部品４における超音波振動方向５に対して垂直な方向における中央部と端部の電極１２，１５の接合強度差をなくすか、あるいは小さくすることができ、かつ接合時に電子部品４における超音波振動方向に対して垂直な方向における中央部と端部の電極１２，１５に与える負荷の差をなくすか、あるいは小さくすることができる。
よって、電子部品４における各接合部に実際に負荷される接合条件の範囲は、例えば、図４に示すように、低荷重または低超音波振動による接合強度不足の不良が発生する領域Ｂと、高荷重および高超音波振動による電子部品または配線基板の破壊不良が発生する領域Ｃではないの接合良品の領域Ａにおいて、同一の電子部品全面に負荷される接合条件の範囲が、従来の接合条件の範囲に比べ格段に小さくなるため、電子部品と配線基板の全接合部で接合強度確保と非破壊の両方を満たす接合条件の設定が容易となり、量産における接合条件の維持管理を容易にすることができる。
また、ツール３は超音波ホーン２と必ずしも一体となっている必要はなく、ツール３が超音波ホーン２に対して着脱可能に取り付けられる構造となっていてもよい。さらに、ツール３による電子部品４の保持方法としては、吸引吸着には限定されず、電気的あるいは磁気的な吸着により保持されてもよい。
また、各部材の材料としては、超音波振動子１は圧電素子、超音波ホーン２はステンレスなどが適しているが、超音波ホーン２は、超音波振動子１にて発生した超音波振動を伝達できる材料であればよい。
図６〜図１０に示す要部の斜視図を参照して、実施の形態１のツール３の各種変形例について説明する。
前記実施の形態１と同様の効果を確保するために、超音波振動子１から付与される超音波振動方向５に対して垂直な方向において、ツール３の中央部３ａの形状（断面積）と、ツール３の端部３ｂの形状（断面積）を変化させる場合、およびツール３の中央部３ａの材質（組成）とツール３の端部３ｂの材質（組成）を変化させる場合の変形例におけるツール３に関する構成を説明する。
図６に示す例では、超音波振動子１の中心軸を通り、超音波振動子１から付与される超音波振動方向５に対して平行な方向のツール３の側面に溝部４１，４１を形成している。溝部４１，４１の幅および深さは、ツール３の中央部３ａと端部３ｂとに振動差がないか、あるいは小さくなる寸法に設定される。
前記溝部４１の形状は図６に示した形状に限定されるものではない。また、溝部４１，４１を複数個形成するようにしてもよい。
図７（ａ）（ｂ）に示す例では、超音波振動子１から付与される超音波振動方向５に対して垂直な方向のツール側面に穴部４２または穴部４３を形成している。図７（ａ）に示す例の穴部４２，４２はツール３の端部３ｂに形成されており、超音波振動子１の中心軸を通り、かつ電子部品４との接触面に対して垂直方向のツール３における中央部３ａの断面積がツール３の他の部位としての端部３ｂの断面積よりも大きくなるように設定されている。
これに対して図７（ｂ）に示す例の穴部４３はツール３の中央部３ａに形成されて、超音波振動子の中心軸を通り、かつ電子部品との接触面に対して垂直方向のツール３における中央部３ａの断面積が他の部位としての端部３ｂの断面積よりも小さくなるように構成されている。
前記穴部４２，４３の形状および大きさは、ツール３の中央部３ａと端部３ｂとに振動差がないか、あるいは小さくなる寸法に設定される。また、穴部４２，４３は複数形成するようにしてもよい。
図８に示す例では、超音波振動子の中心軸を通り、かつ電子部品との接触面に対して垂直方向のツール３における中央部３ａの断面積が他の部位としての端部３ｂの断面積よりも小さくなるように、ツール３の上面である部品保持面の中央部３ａに溝部４４を形成している。溝部４４の幅および深さは、ツール３の中央部３ａと端部３ｂとに振動差がないか、あるいは小さくなるように設定される。
前記溝部４４の形状は図８に示した形状に限定されるものではない。また、溝部４４は複数個形成するようにしてもよい。
図９に示す例では、ツール３の中央部３ａの材料（材質）と、ツール３の端部３ｂの材料（材質）とを異種材料で形成している。材料の種類および材料の設置範囲は、ツール３の中央部３ａと端部３ｂとに振動差がないか、あるいは小さくなるように選択される。
図１０に示す例では、ツール３の中央部３ａの材質組成と、ツール３の端部３ｂの材質組織（Microstructure of Materials）とを異なるものにしている。例えば、同一の材料を用いて熱プロセスにより、ツール３の中央部３ａの組成と、ツール３の端部３ｂの組成を変化させる。
前記熱プロセスとしては、例えば高周波焼入焼戻や窒化などが有効であるが、ツール３の中央部３ａと端部３ｂとに振動差がないか、あるいは小さくなるような熱プロセスであればよい。
（実施の形態２）
さらに、上記の実施の形態１に示した何れかのツール３に加えて超音波ホーン２を図１１または図１２のように構成して電子部品４に作用する超音波振動の大きさを変更することもできる。
図１１は実施の形態２における超音波ホーン２とツール３の部分を示す斜視図である。
超音波ホーン２に穴部５０を形成している。本例では超音波振動子１から付与される超音波振動方向５に対して平行な方向の超音波ホーン２におけるツール３両側部分に穴部５０を形成している。孔部５０の形状および大きさは、ツール３の中央部３ａと端部３ｂとに振動差がないか、あるいは小さくなるように設定される。また、穴部５０は複数形成するようにしてもよい。
図１２では、超音波振動子１から付与される超音波振動方向５に対して平行な方向の超音波ホーン２の側面に、突起部５１を形成している。突起部５１の形状および大きさは、ツール３の中央部３ａと端部３ｂとに振動差がないか、あるいは小さくなるように設定される。また、突起部５１は複数形成するようにしてもよい。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更，実施の形態の組み合わせなどが可能である。
前記構成の各実施の形態の超音波接合装置は、半導体チップを搭載する必要のある画像表示装置用駆動ドライバー用ＩＣの装着に適しており、また、画像表示装置用駆動ドライバー用ＩＣ以外の様々な種類の電子部品、例えば半導体発行素子、あるいはＳＡＷ（Surface Acoustic Wave：表面弾性波）フィルタや半導体ベアチップ部品などの装着にも適している。
本発明によれば、配線基板上に電子部品を接合するときに、電子部品と配線基板の十分な接合と非破壊を同時に満たすことができ、超音波を利用して電子部品を配線基板に装着する様々な技術に有用である。
本発明は、電子部品の金属電極と配線基板の金属電極とを、超音波振動を用いて装着するための電子部品装着装置および電子部品装着方法に関する。
従来、プリント基板などの配線基板に電子部品を装着する装置では、電子部品の電極と配線基板の電極とを接合する様々な方法が利用されており、電子部品を短時間で、かつ比較的低温にて実装することができる方法の１つとして、超音波を利用する接合方法（以下、超音波接合という）が知られている。
前記超音波接合では、配線基板に押圧された電子部品を超音波振動により振動させ、電子部品の電極（例えばバンプが形成されている）と配線基板の電極とを電気的に接合する。このとき、前記バンプは配線基板の電極に形成されてもよく、また電子部品の電極および配線基板の電極の双方に形成されていてもよい。
図１３（ａ）（ｂ）は、従来の超音波を利用して電子部品４を配線基板１４に装着する電子部品装着装置（以下、超音波接合装置という）による電子部品４の金属電極と配線基板１４の金属電極との接合を実施している状態を示す説明図であって、１は超音波振動子、２は超音波ホーン、３はツールである。
図１３（ａ）は断面図、図１３（ｂ）の右図は配線基板１４を除いた底面図、図１３（ｂ）の左図の９は無荷重時の超音波振幅であって、荷重印加時の超音波振動の伝達量を擬似的に表している。
図１３（ａ）に示すように、超音波振動子１により発生した超音波振動は、超音波振動を伝達する超音波ホーン２、および搭載されている電子部品４に直接に接触するツール３を介して電子部品４に伝達されて、電子部品４上の電極と配線基板１４の電極が接合される。
図１４は電子部品の各接合部に負荷される荷重条件、および超音波振動条件と電子部品の各接合部の良品・不良品の関係を示す説明図である。横軸が各接合部に負荷される荷重条件、縦軸が超音波振動である。
この図１４に示すように、低荷重または低超音波振動の領域Ｂでは、接合に必要な負荷エネルギーが不足し、電子部品４の電極と配線基板１４の電極とが接合されていない接合部の電気的導通不良や、製品として要求される信頼性を確保するために必要な接合強度（例えば、配線基板１４に対する電子部品４のせん断強度）が不足するといった接合強度の不足による接合不良が発生する。
また、高荷重または高超音波振動の領域Ｃでは、負荷エネルギーの過負荷より電子部品４もしくは配線基板１４が破壊する。
よって、接合条件である荷重値および超音波振動値は、製品として要求される信頼性を確保するために必要な接合強度が確保でき、かつ電子部品４または配線基板１４の破壊が発生しない範囲で設定する必要がある。領域Ａは、適正な荷重で適正な超音波振動の電子部品４と配線基板１４との良好な接合を実現できる。
特開２００４−３３０２２８号公報
近年、超音波接合方式は、電子部品の電極と配線基板の電極を接合する他の接合方式、例えば電子部品の電極に形成されたバンプと、配線基板の電極をバンプに形成された導電性接着材を介して接合する接合方法、あるいは、導電性粒子を含有した接着シートを介して、電子部品の電極に形成されたバンプと配線基板の電極とを接合する接合方法、あるいは、電子部品に形成されたバンプと配線基板の電極を接合する方法と比べて、短時間でかつ比較的低温で、電子部品の接合が可能である優位性が認められ、多くの電子部品の接合形態への適用が期待されている。
特に、画像表示用駆動ドライバーＩＣなどの大型で、かつ電極の狭ピッチ化が今後も進むと予測される電子部品の接合形態では、接合時の温度負荷による各構成部材の熱膨張によって、接合位置ずれなどの不具合が生じるため、低温での接合が可能な超音波接合方式の適用が最も期待されている。
超音波接合では、ツールから伝達される超音波振動を電子部品の全面に伝達するために、ツールにおける超音波振動方向に対して垂直方向の長さおよび平行方向の長さは、電子部品における超音波振動方向に対して垂直方向の長さおよび平行方向の長さと同じ長さか、電子部品における超音波振動方向に対して垂直方向の長さおよび平行方向の長さより長く設定され、かつ、ツールにおける超音波振動方向に対する垂直方向の長さは、ツールの部品保持面において同じ長さであり、かつ、ツールにおける超音波振動方向に対する平行方向の長さは、ツール保持面において同じ長さに設定されている。
しかし、前記ツールの形状では、ツールにおける超音波振動方向に対して平行方向の中心線から遠ざかるツールの部位ほど超音波振動の伝達が悪くなる。
つまり、図１３（ｂ）に示すように、ツール３の中央部とツール３の端部とにおいて超音波振幅９の変化、つまり超音波振動の伝達に差が生じ、特にツール３の端部で極端に超音波振動の伝達が小さくなる。
前述したように、超音波接合の接合条件は電子部品の電極と配線基板の電極とが接合し、かつ破壊しない領域Ａの接合条件にする必要があるが、電子部品の中央部の電極と端部の電極部への超音波振動の伝達に差が生じると、電子部品内の各接合部に実際に負荷される接合条件は、例えば図１４に示すような範囲を有し、電子部品内の全接合部において接合強度確保と、電子部品または配線基板の非破壊の両方を満たす接合条件を見出すことができない。図１４においてＤ１の範囲は、電子部品の超音波振動方向と垂直な方向における端部に実際に負荷される接合条件の範囲を示す。Ｄ２の範囲は、電子部品の超音波振動方向と垂直な方向における端部以外に実際に負荷される接合条件の範囲を示す。
あるいは、電子部品内の全接合部において、接合強度の確保と、電子部品または配線基板の非破壊の両方を満たす接合条件を見出せたとしても、良品を確保するために余裕度の小さい接合条件になってしまい、量産における接合条件の維持管理が非常に難しい。
本発明は、前記従来の課題に鑑みなされたものであり、超音波接合におけるツール中央部とツール端部における超音波振幅の差、すなわち超音波振動の伝達の差をなくすか、あるいは超音波振動の伝達の差を小さくし、電子部品内の全接合部において接合強度の確保と、電子部品または配線基板の非破壊の両方を満たす条件を見出し、さらには良品を確保するために余裕度の大きい接合条件範囲を確保することにより、量産における接合条件の維持管理を容易にすることを目的とする。
本発明の請求項１記載の電子部品装着装置は、超音波振動子から発生した超音波振動を、超音波ホーンおよびツールを介して配線基板上の電子部品に伝達し、前記電子部品と前記配線基板とを接合させる電子部品装着装置において、前記超音波振動子の中心軸を通り、かつ前記電子部品との接触面に対して垂直方向の前記ツールにおける中央部の断面積が前記ツールの他の部位の断面積よりも大きくなるように設定したことを特徴とする。
本発明の請求項２記載の電子部品装着装置は、請求項１において、超音波振動方向に対して平行な方向の前記ツールにおける前記電子部品との接触面の中央部の長さが、前記ツールにおける前記電子部品との接触面の端部の長さより大きくなるように設定したことを特徴とする。
本発明の請求項３記載の電子部品装着装置は、請求項１において、前記ツールの側面に、前記超音波振動子から付与される超音波振動方向に対して平行な方向の溝部を形成したことを特徴とする。
本発明の請求項４記載の電子部品装着装置は、請求項１において、前記ツールの側面に、前記超音波振動子から付与される超音波振動方向に対して垂直な方向の２つの穴部を形成し、該２つの穴部をそれぞれ前記超音波振動子の中心軸から対称な位置に設置したことを特徴とする。
本発明の請求項５記載の電子部品装着装置は、超音波振動子から発生した超音波振動を、超音波ホーンとツールを介して配線基板上の電子部品に伝達し、前記電子部品と前記配線基板とを接合させる電子部品装着装置において、前記超音波振動子の中心軸を通り、かつ前記電子部品との接触面に対して垂直方向の前記ツールにおける中央部の断面積が他の部位の断面積よりも小さくなるように設定したことを特徴とする。
本発明の請求項６記載の電子部品装着装置は、請求項５において、前記ツールの前記超音波振動子から付与される超音波振動方向に対して垂直な方向の側面に、穴部を形成し、前記穴部を、該穴部の中心線が前記ツールにおける前記電子部品との接触面の中央部と前記超音波振動子の中心軸とを通る平面上に存在するように設置したことを特徴とする。
本発明の請求項７記載の電子部品装着装置は、請求項５において、前記ツールにおける電子部品保持面の中央部に溝部を形成したことを特徴とする。
本発明の請求項８記載の電子部品装着装置は、超音波振動子から発生した超音波振動を、超音波ホーンとツールを介して配線基板上の電子部品に伝達し、前記電子部品と前記配線基板とを接合させる電子部品装着装置において、前記超音波振動子の中心軸を通り、かつ前記ツールにおける電子部品との接触面に対して垂直方向の前記ツールにおける中央部の材質と前記ツールの他の部位の材質とを異なるものにしたことを特徴とする。
本発明の請求項９記載の電子部品装着装置は、超音波振動子から発生した超音波振動を、超音波ホーンとツールを介して配線基板上の電子部品に伝達し、前記電子部品と前記配線基板とを接合させる電子部品装着装置において、前記超音波振動子の中心軸を通り、かつ前記ツールにおける電子部品との接触面に対して垂直方向の前記ツールにおける中央部の材質組織と前記ツールにおける他の部位の材質組織とを異なるものにしたことを特徴とする。
本発明の請求項１０記載の電子部品装着方法は、請求項１〜６のいずれか１項の電子部品装着装置を用いて超音波を利用して電子部品を配線基板に装着する電子部品装着方法であって、超音波振動子から付与される超音波の振動方向と平行な方向における中央部の形状と端部の形状とを変化させたツールと、該ツールを保持する超音波ホーンとを具備し、前記超音波ホーンと電子部品を保持した前記ツールとを介して前記電子部品に前記超音波振動子から超音波振動を付与する工程と、前記超音波ホーンが取り付けられる支持部材と前記超音波ホーンと前記ツールとを介して、前記電子部品を前記配線基板に押圧する工程とを備えたことを特徴とする。
本発明の請求項１１記載の電子部品装着方法は、請求項８または請求項９に記載の電子部品装着装置を用いて超音波を利用して電子部品を配線基板に装着する電子部品装着方法であって、超音波振動子から付与される超音波の振動方向と平行な方向における中央部の超音波の振動方向と垂直な方向の材質または組織と、端部の超音波の振動方向と垂直な方向の材質または組織とを変化させたツールと、該ツールを保持する超音波ホーンとを具備し、前記超音波ホーンと電子部品を保持した前記ツールとを介して前記電子部品に前記超音波振動子から超音波振動を付与する工程と、前記超音波ホーンが取り付けられる支持部材と前記超音波ホーンと前記ツールとを介して、前記電子部品を前記配線基板に押圧する工程とを備えたことを特徴とする。
本発明によれば、超音波接合におけるツール中央部とツール端部における超音波振幅の差、すなわち超音波振動の伝達の差をなくしたり、超音波振動の伝達の差を小さくしたりすることにより、電子部品内の全接合部における接合強度の確保と、電子部品または配線基板の非破壊の両方を満たすことが可能になり、さらには良品を確保するために、余裕度の大きい接合条件範囲を確保することなどができるため、量産における接合条件の維持管理が容易になる。
本発明に係る超音波接合装置の実施の形態１の概略構成図 本実施の形態における接合動作に係るフロー図 本実施の形態における超音波振動条件と荷重条件のプロファイルと、各接合時間における電子部品および配置基板部分を示す図であって、（ａ）は、超音波振動と荷重条件のプロファイルを示す図、（ｂ１）〜（ｂ３）は各接合時間における電子部品と配線基板と接合材の構成を示す断面図、（ｃ１）〜（ｃ３）は、各接合時間における電子部品と配線基板の間に配置された接合材の電子部品上電極との接触面の領域を示す図 本実施の形態における電子部品の各接合部に負荷される荷重条件および超音波振動条件と電子部品の各接合部の良品・不良品の関係を示す説明図 本実施の形態における接合ヘッドを示し、（ａ）は断面図、（ｂ）の右図は底面図、（ｂ）の左図は無荷重時のツール上位置と超音波振幅の関係を示す説明図、（ｂ）の下図は無荷重時の超音波ホーンと超音波振幅の関係を示す説明図 実施の形態１の変形例におけるツールを部品保持面方向より示す斜視図 （ａ），（ｂ）は実施の形態１の他の変形例におけるツールを部品保持面方向より示す斜視図 実施の形態１の他の変形例におけるツールを部品保持面方向より示す斜視図 実施の形態１の他の変形例におけるツールを部品保持面方向より示す斜視図 実施の形態１の他の変形例におけるツールを部品保持面方向より示す斜視図 本発明に係る超音波接合装置の実施の形態２におけるツールを部品保持面方向より示す斜視図 本発明に係る超音波接合装置の実施の形態２におけるツールを部品保持面方向より示す斜視図 従来の超音波接合装置による電子部品と配線基板の接合を実施している状態を示す説明図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）の右図は配線基板を除いた底面図、（ｂ）の左図は無荷重時のツール上の位置と超音波振幅との関係を示す説明図 従来装置における電子部品の各接合部に負荷される荷重条件および超音波振動条件と電子部品の各接合部の良品・不良品の関係を示した説明図
以下、本発明の各実施の形態を図１〜図１２に基づいて説明する。
（実施の形態１）
図１〜図１０は本発明の実施の形態を示す。
図１は本発明に係る超音波接合装置の概略構成図である。
この超音波接合装置は、配線基板１４を保持する配線基板保持部２４を備え、配線基板保持部２４の＋Ｚ方向の側には、配線基板１４に電子部品４を接合する接合機構２１が設けられている。配線基板保持部２４と接合機構２１との間には、電子部品４および配線基板１４を撮像する撮像機構２７が設けられている。また、電子部品４を接合機構２１に供給する供給機構（図示せず）が設置されている。この超音波接合装置では、これらの機構が制御部４０により制御されることにより、配線基板１４と電子部品４との接合が行われる。
配線基板保持部２４は、配線基板１４を保持するステージ２５と、ステージ２５をＸ方向およびＹ方向に移動するステージ移動機構２６を備えている。接合機構２１は、接合ヘッド２３と、接合ヘッド２３をＺ方向に移動する（昇降する）昇降機構２２を備えている。撮像機構２７は、電子部品４および配線基板１４を撮像する撮像ユニット２８と、Ｘ方向およびＹ方向に移動する撮像ユニット移動機構２９を備えている。
図２は、図１に示した超音波接合装置を用い、電子部品４を配線基板１４に接合させる動作に係る制御部４０のフロー図である。
制御部４０は、まず、供給機構により供給された電子部品４を接合ヘッド２３で吸着する（Ｓ１１）。
次に撮像ユニット２８が電子部品４および配線基板１４の間に移動し、吸着された電子部品４およびステージ２５に保持されている配線基板１４を撮像する（Ｓ１２）。
次に、画像データを制御部４０に送り、予め記憶している電子部品４と配線基板１４の画像データとをそれぞれ比較し、電子部品４および配線基板１４の位置と向きを検出する（Ｓ１３）。
次に、検出結果に基づいて電子部品４および配線基板１４を、予め設定した相対位置および向きに補正する（Ｓ１４）。
電子部品４または接合ヘッド２３と接触しない位置に撮像ユニット２８が退避し、接合ヘッド２３が降下して、電子部品４を配線基板１４に押圧接合させる（Ｓ１５）。
そして、接合ヘッド２３による電子部品４の吸着が解除され、接合ヘッド２３が上昇する（Ｓ１６）ことによって、接合動作の一つのサイクルが完了する。
なお、電子部品４および配線基板１４を、予め設定した相対位置および向きに補正する工程（Ｓ１４）において、図１に示すステージ移動機構２６ではなく、接合機構２１に別途に移動機構を設けて補正を行うようにしてもよい。
図３は、電子部品４を接合させる条件である超音波振動条件と荷重条件のプロファイルと、各接合時間における電子部品４および配線基板１４の部分を示す図である。
図３において、（ａ）は超音波振動と荷重条件のプロファイルを示し、（ｂ１）〜（ｂ３）は各接合時間における電子部品４と配線基板１４、および電子部品４と配線基板１４とを接合させる接合材１３を示す断面図であり、（ｃ１）〜（ｃ３）は、電子部品４の電極１２と配線基板１４の側に配置された接合材１３との接触面の各接合時間における領域を示す図である。なお、図中の５は超音波振動方向を示す。
図３を用いて、超音波振動条件と荷重条件の各プロファイルと、各接合時間における電子部品４および配線基板１４の状態の関係を説明する。
まず、超音波振動を印加する前に、荷重印加部材１１にて荷重のみ印加する。すなわち、配線基板１４の配線電極１５上に接合材１３が配置されている配線基板１４と電子部品４を用意する〔（ａ）の０秒時，配線電極１５の状態（ｂ１），電子部品４の状態（ｃ１）：初期領域３０〕。
次のｔ１秒間は荷重のみを印加する〔（ａ）０秒〜ｔ１秒，配線電極１５の状態（ｂ２），電子部品４の状態（ｃ２）：荷重により拡大した領域３１〕。このとき印加する荷重Ｆ〔Ｎ〕は、ｔ１〔ｓ〕後に超音波振動を印加した場合に電子部品４が位置ずれを生じない十分な値とする。
次に、ｔ１秒後から超音波振動Ｐ〔Ｗ〕と荷重Ｆ〔Ｎ〕をｔ２秒後まで印加し、接合プロファイルを完了させる〔（ａ）ｔ１秒〜ｔ２秒，配線電極１５の状態（ｂ３），電子部品４の状態（ｃ３）：荷重＋超音波振動により拡大した領域３２〕。
ここで、図３における（ｃ２）に示す接合材１３の荷重により拡大した領域３１は、接合強度が低いため、荷重Ｆ〔Ｎ〕は、電子部品４が位置ずれを生じないのに十分で、かつ小さい値であることが望ましい。
なお、本実施の形態では、予め接合材１３を配線上に配置した配線基板１４と電子部品４を対向させて接合させる接合方法を例として説明するが、接合材１３は予め電子部品４に配置されていてもよい。また、ｔ１〔ｓ〕後の荷重または超音波振動は、図３における（ａ）に示すように、必ずしも一定である必要はなく、また、超音波振動の制御因子も電力Ｗではなく、電圧や電流であってもよい。
図４は本実施の形態に関する電子部品４の各接合部に負荷される荷重条件および超音波振動条件と電子部品４の各接合部の良品・不良品の関係を示した説明図である。横軸が各接合部に負荷される荷重条件、縦軸が超音波振動である。低荷重または低超音波振動の領域Ｂでは、接合に必要な負荷エネルギーが不足し、電子部品４の電極と配線基板１４の電極とが接合されていない接合部の電気的導通不良や、製品として要求される信頼性を確保するために必要な接合強度（例えば、配線基板１４に対する電子部品４のせん断強度）が不足するといった接合強度の不足による接合不良が発生する。また、高荷重または高超音波振動の領域Ｃでは、負荷エネルギーの過負荷より電子部品４もしくは配線基板１４が破壊する。領域Ａでは、適正な荷重で適正な超音波振動の電子部品４と配線基板１４との良好な接合を実現できる。領域Ｅは、電子部品の各領域に実際に負荷される接合条件の範囲を示す。
図４に示すように接合条件である荷重値および超音波振動は、接合強度が確保でき、かつ電子部品４または配線基板１４の破壊が発生しない範囲で設定する必要があり、接合する面積や接合材料の特性にもよるが、例えば荷重であれば５Ｎから５００Ｎ程度が妥当であり、超音波振動であれば無荷重時の超音波振幅に換算して０．５μｍから１０μｍ程度が妥当である。
また、電子部品４および配線基板１４の接合部に対し、荷重，超音波振動以外に熱を印加すると、接合材１３と電子部品４の電極１２および配線基板１４の配線電極１５の相互拡散が促進され、より低荷重、低超音波振動で接合が可能となるため、接合条件のマージンが広がり、さらに安定した品質を得ることができる。
図５は図１に示す接合ヘッド２３を示す。
図５において（ａ）は接合ヘッド２３の正面の一部断面図であり、（ｂ）の右図は接合ヘッド２３の底面図、２０は超音波振動子１の超音波振動子長である。（ｂ）の左図は無荷重時のツール３上位置と超音波振幅の関係を示す説明図、（ｂ）の下図は無荷重時の超音波ホーンと超音波振幅の関係を示す説明図である。
なお、図５では、接合ヘッド２３に保持される電子部品４も併せて図示する。また、（ｂ）の左図に示す無荷重時の超音波振幅９は、荷重印加時の超音波振動の伝達量を近似的に表している。
図５に示すように、接合ヘッド２３は、電子部品４を吸着するツール３、超音波振動を発生する超音波振動子１、超音波振動をツール３に伝える超音波ホーン２、超音波ホーン２の支持部材１０、荷重印加部材１１で構成される。超音波ホーン２は、長手方向の中央部に超音波振動の最大振幅点３５を有し、ツール３は、超音波振動の最大振幅点３５である超音波ホーン２の中央部に配置されている。本構成により、超音波振動を最も効率的に電子部品４に伝達することができる。
超音波振動子１は、超音波ホーン２の長手方向の一端部に配置され、超音波の長手方向に超音波振動する。また、超音波ホーン２は、超音波振動におけるノーダル部（節部）３４のみで支持部材１０により固定されている。このような構成により、超音波ホーン２の超音波振動を阻害することなく、超音波ホーン２を保持することができる。
ツール３に荷重を印加する荷重印加部材１１は、超音波ホーン２の最大振幅点３５であるツール３位置の上に配置され、超音波ホーン２の超音波ホーン支持部材１０に固定される構造となっている。この場合、荷重印加部材１１にベアリングを配置し、超音波ホーン２を配置したツール３と反対面の超音波ホーン最大振幅点３５を含む面とが接触するような構造にしてもよい。
ツール３は、電子部品４の接合において好適な振動特性および振動伝達特性を有するステンレス鋼，超硬合金，焼入鋼により形成されており、中心部に電子部品４の吸着保持に利用される真空吸引用の吸引路を備えている。
図５（ｂ）に示すように、実施の形態１のツール３の形状は、超音波振動子１の中心軸を通り、かつ電子部品４との接触面に対して水平方向のツール３における中央部３ａの断面積がツール３の他の部位としての端部３ｂの断面積よりも大きくなるように設定されている。つまり、超音波振動子１から付与される超音波振動方向に対して平行な方向において、ツール３の中央部３ａの形状と、ツール３の端部３ｂの形状を変化させ、断面積が異なるようにしており、超音波振動子１から付与される超音波振動方向５と平行な方向に、ツール３の中央部３ａにおいてツール３の端部３ｂの厚さよりも厚くなるようにしている。
この構成によると、図５（ｂ）に示すように、超音波振動方向５に対して垂直な方向における超音波振幅９が略同じになる。つまり超音波振動の差がなくなるか、あるいは小さくなるため、電子部品４における超音波振動方向５に対して垂直な方向における中央部３ａと端部３ｂとで超音波振動の伝達の差をなくすか、あるいは小さくすることができる。
電子部品４における超音波振動方向５に対して垂直な方向における中央部３ａと端部３ｂで超音波振動の伝達の差をなくすか、あるいは小さくすることができることにより、図３（ｂ１）〜（ｂ３）に示すように、荷重＋超音波振動により拡大した領域の面積差を電子部品４における超音波振動方向５に対して垂直な方向における中央部と端部の電極１２，１５でなくすか、あるいは小さくすることができ、電子部品４における超音波振動方向５に対して垂直な方向における中央部と端部の電極１２，１５の接合強度差をなくすか、あるいは小さくすることができ、かつ接合時に電子部品４における超音波振動方向に対して垂直な方向における中央部と端部の電極１２，１５に与える負荷の差をなくすか、あるいは小さくすることができる。
よって、電子部品４における各接合部に実際に負荷される接合条件の範囲は、例えば、図４に示すように、低荷重または低超音波振動による接合強度不足の不良が発生する領域Ｂと、高荷重および高超音波振動による電子部品または配線基板の破壊不良が発生する領域Ｃではない接合良品の領域Ａにおいて、同一の電子部品全面に負荷される接合条件の範囲が、従来の接合条件の範囲に比べ格段に小さくなるため、電子部品と配線基板の全接合部で接合強度確保と非破壊の両方を満たす接合条件の設定が容易となり、量産における接合条件の維持管理を容易にすることができる。
また、ツール３は超音波ホーン２と必ずしも一体となっている必要はなく、ツール３が超音波ホーン２に対して着脱可能に取り付けられる構造となっていてもよい。さらに、ツール３による電子部品４の保持方法としては、吸引吸着には限定されず、電気的あるいは磁気的な吸着により保持されてもよい。
また、各部材の材料としては、超音波振動子１は圧電素子、超音波ホーン２はステンレスなどが適しているが、超音波ホーン２は、超音波振動子１にて発生した超音波振動を伝達できる材料であればよい。
図６〜図１０に示す要部の斜視図を参照して、実施の形態１のツール３の各種変形例について説明する。
前記実施の形態１と同様の効果を確保するために、超音波振動子１から付与される超音波振動方向５に対して垂直な方向において、ツール３の中央部３ａの形状（断面積）と、ツール３の端部３ｂの形状（断面積）を変化させる場合、およびツール３の中央部３ａの材質（組成）とツール３の端部３ｂの材質（組成）を変化させる場合の変形例におけるツール３に関する構成を説明する。
図６に示す例では、超音波振動子１の中心軸を通り、超音波振動子１から付与される超音波振動方向５に対して平行な方向のツール３の側面に溝部４１，４１を形成している。溝部４１，４１の幅および深さは、ツール３の中央部３ａと端部３ｂとに振動差がないか、あるいは小さくなる寸法に設定される。
前記溝部４１の形状は図６に示した形状に限定されるものではない。また、溝部４１，４１を複数個形成するようにしてもよい。
図７（ａ）（ｂ）に示す例では、超音波振動子１から付与される超音波振動方向５に対して垂直な方向のツール側面に穴部４２または穴部４３を形成している。図７（ａ）に示す例の穴部４２，４２はツール３の端部３ｂに形成されており、超音波振動子１の中心軸を通り、かつ電子部品４との接触面に対して垂直方向のツール３における中央部３ａの断面積がツール３の他の部位としての端部３ｂの断面積よりも大きくなるように設定されている。
これに対して図７（ｂ）に示す例の穴部４３はツール３の中央部３ａに形成されて、超音波振動子の中心軸を通り、かつ電子部品との接触面に対して垂直方向のツール３における中央部３ａの断面積が他の部位としての端部３ｂの断面積よりも小さくなるように構成されている。
前記穴部４２，４３の形状および大きさは、ツール３の中央部３ａと端部３ｂとに振動差がないか、あるいは小さくなる寸法に設定される。また、穴部４２，４３は複数形成するようにしてもよい。
図８に示す例では、超音波振動子の中心軸を通り、かつ電子部品との接触面に対して垂直方向のツール３における中央部３ａの断面積が他の部位としての端部３ｂの断面積よりも小さくなるように、ツール３の上面である部品保持面の中央部３ａに溝部４４を形成している。溝部４４の幅および深さは、ツール３の中央部３ａと端部３ｂとに振動差がないか、あるいは小さくなるように設定される。
前記溝部４４の形状は図８に示した形状に限定されるものではない。また、溝部４４は複数個形成するようにしてもよい。
図９に示す例では、ツール３の中央部３ａの材料（材質）と、ツール３の端部３ｂの材料（材質）とを異種材料で形成している。材料の種類および材料の設置範囲は、ツール３の中央部３ａと端部３ｂとに振動差がないか、あるいは小さくなるように選択される。
図１０に示す例では、ツール３の中央部３ａの材質組成と、ツール３の端部３ｂの材質組織（Microstructure of Materials）とを異なるものにしている。例えば、同一の材料を用いて熱プロセスにより、ツール３の中央部３ａの組成と、ツール３の端部３ｂの組成を変化させる。
前記熱プロセスとしては、例えば高周波焼入焼戻や窒化などが有効であるが、ツール３の中央部３ａと端部３ｂとに振動差がないか、あるいは小さくなるような熱プロセスであればよい。
（実施の形態２）
さらに、上記の実施の形態１に示した何れかのツール３に加えて超音波ホーン２を図１１または図１２のように構成して電子部品４に作用する超音波振動の大きさを変更することもできる。
図１１は実施の形態２における超音波ホーン２とツール３の部分を示す斜視図である。
超音波ホーン２に穴部５０を形成している。本例では超音波振動子１から付与される超音波振動方向５に対して平行な方向の超音波ホーン２におけるツール３両側部分に穴部５０を形成している。孔部５０の形状および大きさは、ツール３の中央部３ａと端部３ｂとに振動差がないか、あるいは小さくなるように設定される。また、穴部５０は複数形成するようにしてもよい。
図１２では、超音波振動子１から付与される超音波振動方向５に対して平行な方向の超音波ホーン２の側面に、突起部５１を形成している。突起部５１の形状および大きさは、ツール３の中央部３ａと端部３ｂとに振動差がないか、あるいは小さくなるように設定される。また、突起部５１は複数形成するようにしてもよい。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更，実施の形態の組み合わせなどが可能である。
前記構成の各実施の形態の超音波接合装置は、半導体チップを搭載する必要のある画像表示装置用駆動ドライバー用ＩＣの装着に適しており、また、画像表示装置用駆動ドライバー用ＩＣ以外の様々な種類の電子部品、例えば半導体発行素子、あるいはＳＡＷ（Surface Acoustic Wave：表面弾性波）フィルタや半導体ベアチップ部品などの装着にも適している。
本発明によれば、配線基板上に電子部品を接合するときに、電子部品と配線基板の十分な接合と非破壊を同時に満たすことができ、超音波を利用して電子部品を配線基板に装着する様々な技術に有用である。

Claims (11)

  1. 超音波振動子から発生した超音波振動を、超音波ホーンおよびツールを介して配線基板上の電子部品に伝達し、前記電子部品と前記配線基板とを接合させる電子部品装着装置において、
    前記超音波振動子の中心軸を通り、かつ前記電子部品との接触面に対して垂直方向の前記ツールにおける中央部の断面積が前記ツールの他の部位の断面積よりも大きくなるように設定した
    電子部品装着装置。
  2. 超音波振動方向に対して平行な方向の前記ツールにおける前記電子部品との接触面の中央部の長さが、前記ツールにおける前記電子部品との接触面の端部の長さより大きくなるように設定した
    請求項１記載の電子部品装着装置。
  3. 前記ツールの側面に、前記超音波振動子から付与される超音波振動方向に対して平行な方向の溝部を形成した
    請求項１記載の電子部品装着装置。
  4. 前記ツールの側面に、前記超音波振動子から付与される超音波振動方向に対して垂直な方向の２つの穴部を形成し、該２つの穴部をそれぞれ前記超音波振動子の中心軸から対称な位置に設置した
    請求項１記載の電子部品装着装置。
  5. 超音波振動子から発生した超音波振動を、超音波ホーンとツールを介して配線基板上の電子部品に伝達し、前記電子部品と前記配線基板とを接合させる電子部品装着装置において、
    前記超音波振動子の中心軸を通り、かつ前記電子部品との接触面に対して垂直方向の前記ツールにおける中央部の断面積が他の部位の断面積よりも小さくなるように設定した
    電子部品装着装置。
  6. 前記ツールの前記超音波振動子から付与される超音波振動方向に対して垂直な方向の側面に、穴部を形成し、前記穴部を、該穴部の中心線が前記ツールにおける前記電子部品との接触面の中央部と前記超音波振動子の中心軸とを通る平面上に存在するように設置した請求項５記載の電子部品装着装置。
  7. 前記ツールにおける電子部品保持面の中央部に溝部を形成した
    請求項５記載の電子部品装着装置。
  8. 超音波振動子から発生した超音波振動を、超音波ホーンとツールを介して配線基板上の電子部品に伝達し、前記電子部品と前記配線基板とを接合させる電子部品装着装置において、
    前記超音波振動子の中心軸を通り、かつ前記ツールにおける電子部品との接触面に対して垂直方向の前記ツールにおける中央部の材質と前記ツールの他の部位の材質とを異なるものにした
    電子部品装着装置。
  9. 超音波振動子から発生した超音波振動を、超音波ホーンとツールを介して配線基板上の電子部品に伝達し、前記電子部品と前記配線基板とを接合させる電子部品装着装置において、
    前記超音波振動子の中心軸を通り、かつ前記ツールにおける電子部品との接触面に対して垂直方向の前記ツールにおける中央部の材質組織と前記ツールにおける他の部位の材質組織とを異なるものにした
    電子部品装着装置。
  10. 請求項１〜６のいずれか１項の電子部品装着装置を用いて超音波を利用して電子部品を配線基板に装着する電子部品装着方法であって、
    超音波振動子から付与される超音波の振動方向と平行な方向における中央部の形状と端部の形状とを変化させたツールと、該ツールを保持する超音波ホーンとを具備し、
    前記超音波ホーンと電子部品を保持した前記ツールとを介して前記電子部品に前記超音波振動子から超音波振動を付与する工程と、
    前記超音波ホーンが取り付けられる支持部材と前記超音波ホーンと前記ツールとを介して、前記電子部品を前記配線基板に押圧する工程と
    を備えた電子部品装着方法。
  11. 請求項８または請求項９に記載の電子部品装着装置を用いて超音波を利用して電子部品を配線基板に装着する電子部品装着方法であって、
    超音波振動子から付与される超音波の振動方向と平行な方向における中央部の超音波の振動方向と垂直な方向の材質または組織と、端部の超音波の振動方向と垂直な方向の材質または組織とを変化させたツールと、該ツールを保持する超音波ホーンとを具備し、
    前記超音波ホーンと電子部品を保持した前記ツールとを介して前記電子部品に前記超音波振動子から超音波振動を付与する工程と、
    前記超音波ホーンが取り付けられる支持部材と前記超音波ホーンと前記ツールとを介して、前記電子部品を前記配線基板に押圧する工程と
    を備えた電子部品装着方法。
JP2009513976A 2007-04-27 2008-02-28 電子部品装着装置および電子部品装着方法 Expired - Fee Related JP5334843B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009513976A JP5334843B2 (ja) 2007-04-27 2008-02-28 電子部品装着装置および電子部品装着方法

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007118211 2007-04-27
JP2007118211 2007-04-27
JP2009513976A JP5334843B2 (ja) 2007-04-27 2008-02-28 電子部品装着装置および電子部品装着方法
PCT/JP2008/000374 WO2008139668A1 (ja) 2007-04-27 2008-02-28 電子部品装着装置および電子部品装着方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2008139668A1 true JPWO2008139668A1 (ja) 2010-07-29
JP5334843B2 JP5334843B2 (ja) 2013-11-06

Family

ID=40001894

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009513976A Expired - Fee Related JP5334843B2 (ja) 2007-04-27 2008-02-28 電子部品装着装置および電子部品装着方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US7850056B2 (ja)
JP (1) JP5334843B2 (ja)
KR (1) KR20100014316A (ja)
CN (1) CN101652845B (ja)
TW (1) TW200843574A (ja)
WO (1) WO2008139668A1 (ja)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5281550B2 (ja) 2008-12-08 2013-09-04 パナソニック株式会社 ボンディングツール、電子部品装着装置、および電子部品装着方法
JP5491081B2 (ja) * 2009-06-22 2014-05-14 株式会社アルテクス 超音波振動金属接合用共振器
US8011559B2 (en) * 2009-11-09 2011-09-06 GM Global Technology Operations LLC Active material-augmented vibration welding system and method of use
JP5426762B2 (ja) * 2010-05-20 2014-02-26 パナソニック株式会社 ボンディングツール、電子部品装着装置、およびボンディングツールの製造方法
KR101613196B1 (ko) * 2010-11-17 2016-04-19 한화테크윈 주식회사 플립칩 장착 방법 및 플립칩 장착기
US9074927B2 (en) * 2012-10-16 2015-07-07 Honeywell International Inc. Methods for non-destructively evaluating a joined component
CN108698176B (zh) * 2016-02-15 2020-05-29 本田技研工业株式会社 夹持装置和焊接装置
US11517977B2 (en) * 2017-09-15 2022-12-06 Tech-Sonic, Inc. Dual cam servo weld splicer
JP2019102762A (ja) * 2017-12-08 2019-06-24 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 接合装置、接合ツール及び接合ツールの製造方法
WO2019139954A1 (en) * 2018-01-09 2019-07-18 Kulicke And Soffa Industries, Inc. Systems and methods of operating wire bonding machines including clamping systems
JP7214991B2 (ja) * 2018-06-28 2023-01-31 Tdk株式会社 超音波接合ヘッド、超音波接合装置および超音波接合方法
JP7177867B2 (ja) * 2021-01-19 2022-11-24 本田技研工業株式会社 振動溶着装置

Family Cites Families (42)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3750926A (en) * 1971-03-02 1973-08-07 Hitachi Ltd Vibration element for supersonic bonding
US4131505A (en) * 1977-12-12 1978-12-26 Dukane Corporation Ultra-sonic horn
US4374697A (en) * 1979-12-26 1983-02-22 Toppan Printing Co., Ltd. Container, and method and device for manufacturing the same
JPS60161775A (ja) * 1984-02-01 1985-08-23 島田理化工業株式会社 共振体
US5096532A (en) * 1990-01-10 1992-03-17 Kimberly-Clark Corporation Ultrasonic rotary horn
US5057182A (en) * 1990-01-19 1991-10-15 Sonokinetics Group Ultrasonic comb horn and methods for using same
US5110403A (en) * 1990-05-18 1992-05-05 Kimberly-Clark Corporation High efficiency ultrasonic rotary horn
EP0613416A4 (en) * 1991-10-28 1995-12-27 Abbott Lab An ultrasonically welded plastic ribbon and apparatus and process for forming same.
US5606791A (en) * 1993-09-17 1997-03-04 Fougere; Richard J. Method of making a slotless electric motor or transducer
JPH091065A (ja) * 1995-04-19 1997-01-07 Ngk Spark Plug Co Ltd 超音波ホーン
US5868301A (en) * 1996-04-10 1999-02-09 Tessera, Inc. Semiconductor inner lead bonding tool
JPH1174315A (ja) 1997-06-27 1999-03-16 Toshiba Corp ボンディング装置及びボンディング方法
JP3176580B2 (ja) * 1998-04-09 2001-06-18 太陽誘電株式会社 電子部品の実装方法及び実装装置
JP3290632B2 (ja) * 1999-01-06 2002-06-10 株式会社アルテクス 超音波振動接合装置
US6651864B2 (en) * 1999-02-25 2003-11-25 Steven Frederick Reiber Dissipative ceramic bonding tool tip
JP2001034187A (ja) * 1999-07-22 2001-02-09 Nec Corp 熱圧着装置および熱圧着方法
TW460345B (en) * 1999-08-02 2001-10-21 Arutekusu Kk Joining device by ultrasonic vibration
JP3373810B2 (ja) 1999-08-02 2003-02-04 株式会社アルテクス 超音波振動接合用超音波ホーン
JP3487264B2 (ja) * 2000-07-06 2004-01-13 松下電器産業株式会社 電子部品のボンディング装置
JP3575420B2 (ja) * 2000-10-31 2004-10-13 松下電器産業株式会社 電子部品のボンディング装置およびボンディングツール
DE50207058D1 (de) * 2001-04-21 2006-07-20 Dynamit Nobel Kunststoff Gmbh Sonotrode für eine Ultraschall-Schweissanlage
US6523732B1 (en) * 2001-10-10 2003-02-25 Ford Global Technologies, Inc. Ultrasonic welding apparatus
SE524231C2 (sv) * 2002-02-12 2004-07-13 Tetra Laval Holdings & Finance Ultraljudshorn
JP3952959B2 (ja) * 2002-02-25 2007-08-01 株式会社村田製作所 超音波ホーンおよびこの超音波ホーンを用いた超音波接合装置
US6840424B2 (en) * 2002-10-08 2005-01-11 Chien-Min Sung Compression bonding tools and associated bonding methods
JP3966217B2 (ja) 2003-04-23 2007-08-29 松下電器産業株式会社 ボンディング装置およびボンディングツール
JP3848637B2 (ja) 2003-05-06 2006-11-22 Ｅｓｂ株式会社 超音波接合装置
JP3932286B2 (ja) * 2003-05-26 2007-06-20 株式会社カイジョー ボンディングヘッドおよびこれを備えたボンディング装置
JP2005121350A (ja) * 2003-05-29 2005-05-12 Denso Corp 熱交換器およびその製造方法
DE102004009048A1 (de) * 2004-02-23 2005-09-08 Schunk Ultraschalltechnik Gmbh Werkzeug
JP4186862B2 (ja) * 2004-04-22 2008-11-26 松下電器産業株式会社 部品接合装置および部品接合ツール
JP4305270B2 (ja) * 2004-05-07 2009-07-29 パナソニック株式会社 部品接合装置および部品接合ツールならびに部品接合方法
US7344620B2 (en) * 2004-05-10 2008-03-18 Bandelin Electronic Gmbh & Co. Kg Ultrasonic sonotrode
JP4264388B2 (ja) * 2004-07-01 2009-05-13 富士通株式会社 半導体チップの接合方法および接合装置
US7377416B2 (en) * 2004-10-01 2008-05-27 Xerox Corporation Ultrasonic welding horn for welding a seam in an imaging receptor belt
JP4423166B2 (ja) * 2004-10-29 2010-03-03 富士通株式会社 電子部品の超音波実装方法および超音波実装装置
JP2006135249A (ja) * 2004-11-09 2006-05-25 Fujitsu Ltd 超音波実装方法およびこれに用いる超音波実装装置
JP4303673B2 (ja) * 2004-11-30 2009-07-29 富士通株式会社 共振器、超音波ヘッド及びそれを用いた超音波接合装置
US20060163315A1 (en) * 2005-01-27 2006-07-27 Delsman Mark A Ribbon bonding tool and process
JP4583190B2 (ja) * 2005-01-28 2010-11-17 富士通株式会社 共振器、超音波接合ヘッド及び超音波接合装置
US7757926B2 (en) * 2006-02-28 2010-07-20 Asm Assembly Automation Ltd Transducer assembly for a bonding apparatus
FR2904257B1 (fr) * 2006-07-25 2010-04-02 Sonimat Dispositif de soudage a ultrasons

Also Published As

Publication number Publication date
JP5334843B2 (ja) 2013-11-06
US20100065613A1 (en) 2010-03-18
US7850056B2 (en) 2010-12-14
CN101652845A (zh) 2010-02-17
CN101652845B (zh) 2012-02-01
TW200843574A (en) 2008-11-01
KR20100014316A (ko) 2010-02-10
WO2008139668A1 (ja) 2008-11-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5334843B2 (ja) 電子部品装着装置および電子部品装着方法
JP5313751B2 (ja) 電子部品装着装置
CN102893383B (zh) 接合用工具、电子元器件安装装置以及接合用工具的制造方法
TWI548012B (zh) 接合半導體元件的系統及方法
JP2004134445A (ja) 上部電極、パワーモジュール、および上部電極のはんだ付け方法
JP3438711B2 (ja) 圧電デバイス及びその製造方法
JP4210269B2 (ja) 超音波フリップチップ実装装置
JP5506899B1 (ja) 超音波接合方法及び超音波接合装置
JP4917957B2 (ja) 超音波接合装置および電子部品の接合方法
JP4491321B2 (ja) 超音波実装方法およびこれに用いる超音波実装装置
JP2006128487A (ja) 電子部品の超音波実装方法および超音波実装装置
JP2005230845A (ja) 超音波接合装置および電子デバイスの製造方法
JP2009302326A (ja) 部品の接合装置及び接合方法
JP2006286796A (ja) 実装方法
JP2010161159A (ja) ベアチップのダイボンド方法及びベアチップ実装部品
JP2021052158A (ja) ワイヤボンディング装置及びワイヤボンディング方法
JP2005268676A (ja) 電子部品の接合装置および電子部品の接合方法
JP2006269539A (ja) 電子部品の製造方法および電子部品の製造装置
JP2002368409A (ja) 部品リワーク方法
JP3374853B2 (ja) 電子部品のボンディングツール
JP4044559B2 (ja) 電子部品等の接合方法、およびそれに用いる接合装置
JP3374854B2 (ja) 電子部品のボンディングツール
JP2007103735A (ja) 半導体装置
JP2004207589A (ja) 電子部品実装方法と基板及び回路基板
JPH09283568A (ja) 電子部品の接続方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20101124

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130508

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130604

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130702

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130730

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees