KR20050058985A - 범프 부착 전자 부품의 실장 방법 및 구조 - Google Patents

범프 부착 전자 부품의 실장 방법 및 구조 Download PDF

Info

Publication number
KR20050058985A
KR20050058985A KR1020040104962A KR20040104962A KR20050058985A KR 20050058985 A KR20050058985 A KR 20050058985A KR 1020040104962 A KR1020040104962 A KR 1020040104962A KR 20040104962 A KR20040104962 A KR 20040104962A KR 20050058985 A KR20050058985 A KR 20050058985A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electronic component
metal
bumps
substrate
electrodes
Prior art date
Application number
KR1020040104962A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101093060B1 (ko
Inventor
타카토시 이시카와
마코토 오카자키
타다히코 사카이
Original Assignee
마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤
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 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 filed Critical 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤
Publication of KR20050058985A publication Critical patent/KR20050058985A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101093060B1 publication Critical patent/KR101093060B1/ko

Links

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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/10—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating making use of vibrations, e.g. ultrasonic welding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/50—Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
    • H01L21/60—Attaching or detaching leads or other conductive members, to be used for carrying current to or from the device in operation
    • 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
    • H01L2224/02—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
    • H01L2224/05599—Material
    • H01L2224/056—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/05638—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/05644—Gold [Au] as principal constituent
    • 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
    • H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/13001—Core members of the bump connector
    • H01L2224/13099—Material
    • H01L2224/131—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/13138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/13144—Gold [Au] as principal constituent
    • 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
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • H01L2224/757—Means for aligning
    • H01L2224/75743—Suction holding means
    • 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
    • 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
    • H01L2224/83—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 layer connector
    • H01L2224/8319—Arrangement of the layer connectors prior to mounting
    • H01L2224/83192—Arrangement of the layer connectors prior to mounting wherein the layer connectors are disposed only on another item or body to be connected to the semiconductor or solid-state body
    • 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
    • H01L24/01—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
    • H01L24/02—Bonding areas ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L24/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • 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
    • H01L24/01—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
    • H01L24/10—Bump connectors ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L24/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • 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
    • H01L24/01—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
    • H01L24/10—Bump connectors ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L24/16—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
    • 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
    • H01L2924/0105—Tin [Sn]
    • 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
    • H01L2924/01078—Platinum [Pt]
    • 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
    • H01L2924/01079—Gold [Au]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)
  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)

Abstract

다수의 전극이 형성된 기판 상에 다수의 금속 범프가 형성된 범프 부착 전자 부품을 실장하기 위한 실장 방법으로서, 상기 전자 부품과 기판사이에 열 경화성 수지가 개재된 상태에서, 상기 금속 범프를 상기 전극에 정렬시키고, 상기 전자 부품에 초음파 진동, 열 및 압력을 인가하면서 상기 전자 부품을 상기 기판에 압착함으로써 상기 금속 범프를 상기 전극에 접속시키기 위한 과정에서, 상기 전체의 금속 범프가 상기 전극에 접촉하여 전기적으로 접속되도록 하고, 또한 상기 금속 범프의 일부가 상기 전극에 금속 접합되는 경우 초음파 진동이 정지된다. 이에 의해, 금속 접합이 먼저 시작된 상기 금속 범프에 과도한 초음파 진동이 인가됨으로써 발생하는 손상을 방지할 수 있다.

Description

범프 부착 전자 부품의 실장 방법 및 구조{MOUNTING METHOD OF BUMP-EQUIPPED ELECTRONIC COMPONENT AND MOUNTING STRUCTURE OF THE SAME}
본 발명은, 다수의 금속 범프를 구비한 범프 부착 전자 부품을 기판 상에 실장하기 위한 범프 부착 전자 부품의 실장 방법 및 구조에 관한 것이다.
접속용 전극으로 금속 범프가 설치된 반도체 소자인 플립 칩 등의 범프 부착 전자 부품을 기판에 실장하기 위한 방법으로서, 초음파 접합에 의한 방법이 이용되고 있다(예를 들면, 일본 공개 특허 평 10-335373 호 및 일본 공개 특허 2001-298146호 참조). 이러한 실장 방법에 있어서, 범프 부착 전자 부품에 초음파 진동과 열과 압력을 인가하여 상기 범프 부착 전자 부품을 기판에 대해 압착함으로써, 금속 범프를 기판의 전극에 초음파 접합에 의해 금속 접합시키고, 상기 금속 범프가 상기 전극에 전기적으로 접속되도록 한다.
한편, 이러한 범프 부착 전자 부품에 형성된 금속 범프의 크기에는 소정의 차이가 존재하게 된다. 상기 초음파 접합에 있어서는, 크기가 큰 범프로부터 순차적으로 소정의 전극에 접촉하여 금속 접합된다. 또한 상기 접합 과정 동안, 금속 범프가 압력에 의해 일부 찌그러져서 모든 금속 범프가 전극에 금속 접합되고, 초음파 접합이 완료된다.
그러나, 종래의 범프 부착 전자 부품을 대상으로 하는 초음파 접합에 있어서, 범프의 크기가 상이하므로, 각각의 금속 범프에 대한 초음파 접합의 진행 정도는 다르게 된다. 따라서, 상기 금속 접합이 먼저 시작된 금속 범프에서는, 하부면측이 이미 전극에 금속 접합된 상태에서 초음파 진동이 계속적으로 인가되게 된다. 그리고 이와 같이 초음파 진동이 과도하게 인가된 금속 범프는, 범프 기저부에서의 진동 변위에 의해 과도한 응력이 발생하게 된다. 이러한 과도한 응력은, 초음파 접합 과정이 완료된 상태에서, 크랙과 같은 손상을 범프 기저부에 발생시키게 된다는 문제점을 가지고 있었다.
상기한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 과제는 소정의 초음파 접합 과정에서의 손상을 방지할 수 있는, 범프 부착 전자 부품의 실장 방법 및 구조를 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 범프 부착 전자 부품의 실장 방법은, 다수의 금속 범프룰 갖는 범프 부착 전자 부품을 다수의 전극이 형성된 기판에 실장하기 위한 범프 부착 전자 부품 실장 방법으로서, 상기 전자 부품과 상기 기판과의 사이에 열 경화성의 수지를 개재시킨 상태로 상기 다수의 금속 범프를 상기 다수의 전극에 정렬시키는 단계와, 상기 범프 부착 전자 부품 상에 초음파 진동, 열 및 압력을 인가하여 상기 범프 부착 전자 부품을 기판에 대해 압착하는 단계와, 상기 모든 금속 범프가 상기 전극에 접촉되어 상호 전기적으로 접속되도록 하고, 상기 금속 범프 중의 일부가 상기 전극에 금속 접합되면 상기 초음파 진동을 정지하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 범프 부착 전자 부품의 실장 구조는, 다수의 금속 범프가 형성된 범프 부착 전자 부품에 초음파 진동, 열 및 압력을 인가하면서 상기 범프 부착 전자 부품을 다수의 전극이 형성된 기판에 대해 압착함으로써 상기 금속 범프를 상기 다수의 전극에 접촉시켜 전기적으로 접속하도록 하는 동시에, 상기 기판과 전자 부품을 열 경화성 수지로 접착한 범프 부착 전자 부품의 실장 구조로서, 상기 다수의 금속 범프 중의 일부의 금속 범프는 전극에 금속 접합으로 접속시키고, 나머지 금속 범프들은 상기 전극에 접촉시켜 전기적으로 접속시킨다.
본 발명에 따르면, 상기 범프 부착 전자 부품에 초음파 진동, 열 및 압력을 인가하면서 상기 기판에 대해 상기 범프 부착 전자 부품을 압착 처리하는 동안에, 상기 전체의 금속 범프를 상기 전극에 접촉시켜 전기적으로 상호 접속되도록 하고, 상기 금속 범프 중의 일부가 상기 전극에 금속 접합되는 경우, 초음파 진동을 정지한다. 이에 의해, 금속 접합이 먼저 시작된 금속 범프에 초음파 진동이 과도하게 인가됨으로써 발생되는 손상을 방지할 수 있게 된다.
다음으로 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자 부품의 실장 방법의 단계 설명도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전자 부품의 실장 구조의 단면도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전자 부품 실장 방법에 있어서 압착 하중 및 초음파 출력의 타이밍도이다.
도 1을 참조하여, 전자 부품 실장 방법에 대해서 설명한다. 상기 전자 부품 실장 방법은, 다수의 금속 범프가 형성된 범프 부착 전자 부품을 다수의 전극이 형성된 기판에 실장하기 위한 것이다. 이러한 금속 범프는 금을 재료로 이용하고, 또한 전극으로서 표면에 금 도금에 의한 금층이 형성된 전극이 이용된다.
도 1(a)에 있어서, 기판 유지부(1)에는 상부면에 전극(3)이 형성된 기판(2)이 유지되어 있다. 기판(2)의 상부면에는, 미리 에폭시 수지와 같은 열 경화성의 수지(4)가 디스펜서에 의해 도포 등의 방법으로 공급되어 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 수지(4)를 공급하는 방법으로, 수지(40)를 시트 상태로 형성한 수지 시트를 기판(2)의 표면에 점착하는 방법이 이용되는 것이 바람직하다.
다음으로, 도 1(b)에 도시된 바와 같이, 하부면에 접속용 전극으로 금속 범프(6)가 형성된 소정의 범프 부착 전자 부품(5; 이하 간단히 "전자 부품(5)"으로 기재함)을 초음파 압착용 기구(7)에 유지시킨다. 즉, 전자 부품(5)의 배면(범프가 형성된 면의 반대면)을 상기 기구(7)의 유지면에 접촉시키고, 소정의 흡인공(7a)으로 진공 흡인함으로써 상기 전자 부품(5)을 흡착 유지한다.
상기 기구(7)가 장착된 압착 장치(도시되지 않음)는, 진동 인가 장치, 가열 장치 및 압착 기구를 구비하고 있다. 전자 부품(5)의 배면에 기구(7)가 접촉된 상태에서, 상기 압착 장치는 초음파 진동, 열 및 압력을 상기 기구(7)를 통해 상기 전자 부품(5)에 인가할 수 있다. 상기 진동 인가 장치는, 초음파 진동의 개시/정지 및 출력은 선택적으로 제어 가능하다. 또한, 상기 가열 장치도 소정의 가열 온도로 설정할 수 있으며, 상기 압착 기구 또한 소정의 압착 하중으로 설정할 수 있다.
전자 부품(5)을 유지하고 있는 상기 기구(7)는, 전극(3)상에 미리 수지(4)가 공급된 기판(2)상으로 이동한다. 그리고 전자 부품(5)과 기판(2)의 사이에 수지(4)를 개재한 상태에서, 다수의 금속 범프(6)를 상기 수지(4)로 덮여진 다수의 전극(3)에 정렬시킨다. 다음으로 도 1(c)에 도시된 바와 같이, 상기 기구(7)를 전자 부품(5)과 함께 하강시켜 금속 범프(6)의 하부면을 전극(3)의 표면에 착지시키고, 초음파 진동(화살표 a 참조), 열(화살표 b) 및 압력(화살표 c 참조)에 의해, 금속 범프(6)를 상기 전극(3)에 접합시킨다.
상기 접합 과정에 대해서, 도 3의 타이밍도를 참조하여 설명한다. 도 3은, 금속 범프(6)가 전극(3)으로 착지가 개시되는 시간 t1 이후의 압착 하중 및 초음파 출력의 변화를 시간 순서대로 보여주는 것이다. 또한, 도 3에 나타난 시간에서, 가열 장치를 온 상태로 하여, 기구(7)에 의해 전자 부품(5)의 가열을 지속적으로 수행한다. 따라서, 상기 기판(2)과 전자 부품(5)의 사이에 개재된 수지(4)는 시간 t1으로부터 가열되어 열 경화가 시작된다.
상기 금속 범프(6)는 조금씩 다른 크기를 갖는다. 따라서, 시간 t1에서, 다수의 금속 범프(6) 중에서 크기가 상대적으로 큰 일부의 금속 범프(6)가 먼저 상기 전극(3)의 표면에 착지한다. 그리고 시간 t1 이후, 기구(7)를 이용하여 전자 부품(5)을 아래쪽으로 압착함에 따라, 압착 하중이 증가하는 동시에, 먼저 전극(3)에 접촉한 금속 범프(6)는, 상기 증가하는 하중에 의해 조금씩 찌그러지게 되고, 아직 전극(3)에 접촉되지 않은 금속 범프(6)가 순차적으로 상기 전극(3)에 접촉하게 된다.
그리고 시간 t2에서, 상기 압착 하중이 대략 절반 정도의 금속 범프(6)가 초음파 접합되기에 충분한 압착 하중으로서 미리 설정된 소정의 제 1 하중(W1)에 도달하게 되는 경우, 상기 진동 인가 장치를 온으로 하여 규정 출력(P1)으로 초음파 진동의 인가를 시작한다. 시간 t2로부터 제 1의 압착 시간 t1이 경과하는 시간 t3 까지의 사이에서는, 제 1 하중 W1이 유지된다.
상기 시간 동안, 열, 압착 하중 및 초음파 진동이 상기 금속 범프(6)와 상기 전극(3) 사이의 접촉면에 인가된다. 이에 의해, 먼저 상기 전극(3)에 접촉한 금속 범프(6) 하단부의 금은, 상기 전극(3) 표면의 금층에 금속 접합된다. 그리고 초음파 인가 시간 t2가 종료하는 시간 t5 까지 진동의 인가가 계속됨으로써, 상기 금속 범프(6)는 상기 전극(3)에 접촉한 순서대로 상기 전극(3)의 표면에 순차적으로 금속 접합된다. 또한, 본 발명에서의 금속 접합은, 본 실시예에 의한 금-금과 같은 동종 금속간의 접합 뿐만 아니라, 이종 금속간의 접합도 포함한다.
그리고 시간 t3에서, 상기 압착 하중은 제 1 하중 W1으로부터 증가된다. 상기 압착 하중이 모든 금속 범프(6)를 전극(3)에 접촉시키는 데에 충분한 압착 하중으로서 설정된 제 2 하중 W2에 도달할 때의 시간 t4으로부터 소정의 제 2 압착 시간 t3이 경과할 때까지의 시간 t6까지의 사이에서는, 제 2 하중 W2을 유지한다. 이에 의해, 금속 범프(6)의 하중에 의한 소성 변형의 정도가 증가하여 모든 금속 범프(6)가 상기 전극(3)에 접촉하게 된다.
그리고 이 후 상기 기구(7)를 상승시킴으로써, 시간 t7에서 압착 하중을 "0"으로 하고, 이상의 접합 과정을 종료한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 초음파 진동의 인가 시간 t2는, 시간 t5가 시간 t6 보다도 먼저 종료하여 이하의 조건을 만족하도록 설정된다. 즉, 초음파 진동의 인가 시간 t2는 상기 전체의 금속 범프(6)의 하부면의 금이 전극 표면의 금층에 금속 접합되기 전에 상기 초음파 진동의 인가를 정지하도록 설정되고, 바꾸어 말하면, 상기 초음파 진동의 인가는, 상기 전극(3)에 접촉한 금속 범프(6) 중의 단지 일부가 상기 전극(3)에 금속 접합되고 상기 금속 범프(6) 중의 나머지는 상기 전극(3)에 금속 접합되어 있지 않고 단지 접촉하고 있는 상태에서 정지된다. 이러한 초음파 진동의 인가 시간 t2는 대상이 되는 기판(2)과 전자 부품(5)의 종류에 따라 각각 설정된다. 또한, 상기 시간 t2는, 상기 제 1 하중 W1, 제 2 하중 W2 및 초음파 진동의 규정 출력 P1과 같은 조건을 다양한 값으로 변화시키면서 실험을 수행한 결과에 기초하여 실증적으로 결정된다.
초음파 진동의 인가 시간 t2의 후반부에서, 수지(4)가 열 경화에 의해 경화됨에 따라, 기구(7)를 통해 전자 부품(5)의 금속 범프(6)로 전달되는 초음파 진동 에너지의 일부가 상기 금속 범프(6) 주위의 수지(4)에 의해서 흡수된다. 이에 의해, 금속 범프(6)의 주위에 초음파 진동이 과도하게 작용하여 상기 전자 부품(5)이 손상되는 것을 방지할 수 있게 된다.
그리고, 시간 t5로부터 시간 t6까지의 시간에 있어서, 도 1(d)에 도시된 바와 같이, 기구(7)에 의해 전자 부품(5)으로의 열 및 하중의 인가가 계속되면, 수지(4)의 열 경화가 계속되어 상기 수지(4)가 수축한다. 상기 수축은, 아직 금속 접합되지 않은 금속 범프(6)와 전극(3) 사이의 접촉면 압력을 증가시키고, 이에 의해 밀착성이 향상된다.
즉, 상기한 바와 같은 전자 부품 실장 방법에 있어서, 금속 범프(6)를 전극(3)에 접합하기 위한 과정은, 전자 부품(5)에 초음파 진동, 열 및 압력을 인가하면서 상기 전자 부품(5)을 기판(2) 상에 압착하는 단계와, 전체의 금속 범프(6)를 상기 전극(3)에 접촉시켜 전기적으로 접속하는 단계, 및, 상기 금속 범프(6) 중의 일부가 전극(3)에 금속 접합되는 경우 상기 초음파 진동의 인가를 정지하는 단계를 포함한다.
또한, 초음파 진동이 정지한 후에도, 열 및 압력이 계속적으로 상기 전자 부품(5)에 인가되도록 한다. 초음파 진동의 정지는, 상기 금속 범프(6)에 대해 손상을 줄 우려가 있는 출력 레벨로 초음파 진동을 인가하는 것을 정지하는 것을 의미한다. 따라서, 시간 t5 이후에, 전자 부품(5)에 손상을 주지 않는 출력 레벨에서 초음파 진동을 계속하는 경우도, 초음파 진동의 정지에 해당한다.
이에 의해, 적정한 초음파 접합 시간을 초과한 동안에도, 접합 과정에 있어서 먼저 초음파 접합이 수행되어 상기 전극에 이미 접속된 금속 범프에 초음파가 과도하게 인가되는 사태를 유발하지 않는다. 따라서, 초음파 진동이 과도하게 인가되는 것에 기인하는 손상의 발생을 효율적으로 방지할 수 있다.
더욱, 이러한 전자 부품 실장 방법에 있어서, 다수의 금속 범프(6) 중의 일부는 상기 전극(3)에 금속 접합되기 때문에, 실장 과정에 있어서 수지(4)의 열 경화가 충분하지 않은 경우에도, 상기 전자 부품(5)은 이러한 금속 접합된 금속 범프(6)를 통해 기판(2)에 고착된다. 따라서, 상기 수지(4)를 충분하게 경화시키기 위한 목적으로 상기 기구(7)에 의한 압착 시간을 불필요하게 길게함으로써 발생하는 실장 시간의 지연이 방지되고, 효율적인 실장 작업을 실현할 수 있다.
도 2는, 상기한 전자 부품 실장 방법에 의해 얻어진 실장 구조, 즉, 다수의 금속 범프(6)가 형성된 전자 부품(5)에 초음파 진동, 열 및 압력을 인가하여, 상기 전자 부품(5)을 다수의 전극(3)이 형성된 기판(2)에 대해 압착함으로써, 금속 범프(6)를 다수의 전극(3)에 접촉시켜 전기적으로 접속하는 동시에, 기판(2)과 전자 부품(5)을 열 경화성 수지(4)로 접착한 범프 부착 전자 부품 실장 구조의 단면을 나타내고 있다.
상기 실장 구조에서, 다수의 금속 범프(6) 중의, 화살표 d가 가리키는 금속 범프(6)는, 상기 각각의 금속 범프 하단부 표면의 금이 상기 각각의 전극(3) 표면의 금층에 금속 접합된 결과로서 형성된 금속 접합층(8)을 통해 대응하는 전극(3)에 접속된다. 이와 같이 금속 접합된 금속 범프(6) 이외의 금속 범프(6)는, 상기 금속 범프의 하단부가 상기 전극(3) 표면에 접촉하는 것에 의해, 대응하는 전극(3)과 도통된다. 즉, 다수의 금속 범프(6) 중 일부의 금속 범프(6)를 전극(3)에 금속 접합으로 접속하는 동시에, 남아있는 금속 범프(6)를 전극(3)과 상호 접촉시켜 전기적으로 접속되도록 하는 구성으로 하고 있다.
이러한 범프 부착 전자 부품의 실장 구조에 있어서, 전자 부품(5)은 열 경화된 수지(4)에 의해 기판(2)에 고착된다. 이러한 경우, 금속 범프(6)의 일부가 전극(2)에 금속 접합되기 때문에, 실장 후의 사용 상태에 따른 가열의 반복에 의해 상기 수지(4)와 전자 부품(5)의 박리가 발생한 경우에 있어서도, 상기 금속 범프(6)와 상기 전극(3)과의 도통이 끊기는 상태의 발생을 방지한다. 따라서, 신뢰성이 높은 실장 구조가 실현될 수 있다.
본 발명의 범프 부착 전자 부품의 실장 방법 및 구조는, 먼저 금속 접합이 시작된 금속 범프에 초음파 진동이 과도하게 작용하여 발생하는 손상을 방지할 수 있는 효과가 있고, 다수의 금속 범프가 형성된 전자 부품을 기판에 실장하는 용도에 효율적으로 이용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자 부품의 실장 방법을 설명하기 위한 단계 설명도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전자 부품의 실장 구조의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전자 부품 실장 방법에 있어서 압착 하중 및 초음파 출력의 시간에 대한 타이밍도이다.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
2 : 기판
3 : 전극
4 : 수지
5 : 전자 부품
6 : 금속 범프

Claims (7)

  1. 다수의 금속 범프를 갖는 범프 부착 전자 부품을 다수의 전극이 형성된 기판에 실장하기 위한 방법으로서,
    상기 범프 부착 전자 부품과 상기 기판과의 사이에 열 경화성의 수지를 개재시킨 상태로 상기 다수의 금속 범프를 상기 다수의 전극에 정렬시키는 단계;
    상기 범프 부착 전자 부품에 초음파 진동, 열, 및 압력을 인가하여 상기 범프 부착 전자 부품을 상기 기판에 대해 압착하는 단계; 및,
    상기 다수의 금속 범프 전체를 상기 전극에 접촉시켜 상호 전기적으로 접속시키고, 상기 다수의 금속 범프 중의 적어도 하나가 상기 전극에 금속 접합되는 경우 상기 초음파 진동 인가를 정지하는 단계를 포함하는 범프 부착 전자 부품의 실장 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 초음파 진동 인가가 정지한 이후에도, 상기 열 및 압력을 상기 범프 부착 전자 부품에 계속적으로 인가하는 범프 부착 전자 부품의 실장 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 초음파 진동, 열, 및 압력을 상기 범프 부착 전자 부품을 유지하고 있는 소정의 기구를 통해 상기 범프 부착 전자 부품에 인가하는 범프 부착 전자 부품의 실장 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 다수의 범프는 각각 금 범프인 범프 부착 전자 부품의 실장 방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 기판의 다수의 전극 상에 미리 상기 수지를 공급한 후, 상기 다수의 금속 범프를 상기 수지로 덮여진 다수의 전극에 정렬하는 범프 부착 전자 부품의 실장 방법.
  6. 다수의 금속 범프가 형성된 범프 부착 전자 부품에 초음파 진동, 열 및 압력을 인가하여 상기 범프 부착 전자 부품을 다수의 전극이 형성된 기판에 대해 압착함으로써, 상기 다수의 금속 범프를 상기 다수의 전극에 접촉하여 상호 전기적으로 접속시키고, 상기 기판과 상기 범프 부착 전자 부품을 열 경화성 수지를 통해 부착하는 범프 부착 전자 부품의 실장 구조로서,
    상기 다수의 금속 범프 중의 적어도 하나는 금속 접합으로 상기 전극에 접속되고, 나머지 범프들은 접촉을 통해 상기 전극에 전기적으로 접속되는 범프 부착 전자 부품의 실장 구조.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 다수의 금속 범프는 각각 금 범프인 범프 부착 전자 부품의 실장 구조.
KR1020040104962A 2003-12-12 2004-12-13 범프 부착 전자 부품의 실장 방법 및 구조 KR101093060B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2003-00414476 2003-12-12
JP2003414476A JP4507582B2 (ja) 2003-12-12 2003-12-12 バンプ付電子部品の実装方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20050058985A true KR20050058985A (ko) 2005-06-17
KR101093060B1 KR101093060B1 (ko) 2011-12-13

Family

ID=34650534

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020040104962A KR101093060B1 (ko) 2003-12-12 2004-12-13 범프 부착 전자 부품의 실장 방법 및 구조

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7284686B2 (ko)
JP (1) JP4507582B2 (ko)
KR (1) KR101093060B1 (ko)
CN (1) CN100382265C (ko)
TW (1) TW200527565A (ko)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7708654B2 (en) * 2002-05-29 2010-05-04 Acushnet Company Foam-core golf balls
US8715110B2 (en) 2003-05-19 2014-05-06 Acushnet Company Foam-core golf balls
JP4863746B2 (ja) * 2006-03-27 2012-01-25 富士通株式会社 半導体装置およびその製造方法
CN101728289B (zh) * 2008-10-10 2011-12-28 哈尔滨工业大学深圳研究生院 一种面阵封装电子元件的室温超声波软钎焊方法
US20130256885A1 (en) * 2012-04-03 2013-10-03 Conexant Systems, Inc. Copper Sphere Array Package
CN104409370B (zh) * 2014-11-18 2017-06-13 通富微电子股份有限公司 一种钉头凸点芯片的倒装装片方法及施加装片压力的方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5192015A (en) * 1991-11-20 1993-03-09 Santa Barbara Research Center Method for wire bonding
JP3308855B2 (ja) * 1997-05-27 2002-07-29 三菱電機株式会社 半導体装置の製造方法
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
KR100502222B1 (ko) * 1999-01-29 2005-07-18 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤 전자부품의 실장방법 및 그 장치
JP2001244298A (ja) * 2000-02-28 2001-09-07 Toshiba Corp フリップチップ接続方法
JP2001298146A (ja) * 2000-04-13 2001-10-26 Mitsubishi Electric Corp 多層配線基体の製造方法および多層配線基体
JP3491827B2 (ja) * 2000-07-25 2004-01-26 関西日本電気株式会社 半導体装置及びその製造方法
JP2002151551A (ja) * 2000-11-10 2002-05-24 Hitachi Ltd フリップチップ実装構造、その実装構造を有する半導体装置及び実装方法
BR0105083A (pt) * 2000-11-17 2002-06-25 Goodyear Tire & Rubber Composição de borracha leve contendo argila
JP3891838B2 (ja) * 2001-12-26 2007-03-14 株式会社ルネサステクノロジ 半導体装置およびその製造方法
JP3721559B2 (ja) * 2002-03-28 2005-11-30 東レエンジニアリング株式会社 チップ実装方法
WO2005034231A1 (ja) * 2003-10-06 2005-04-14 Nec Corporation 電子デバイスおよびその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR101093060B1 (ko) 2011-12-13
CN1627493A (zh) 2005-06-15
TW200527565A (en) 2005-08-16
US7284686B2 (en) 2007-10-23
CN100382265C (zh) 2008-04-16
US20050127141A1 (en) 2005-06-16
JP2005175250A (ja) 2005-06-30
JP4507582B2 (ja) 2010-07-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8148253B2 (en) Electronic component soldering structure and electronic component soldering method
WO2006019670A2 (en) Vibratable die attachment tool
KR101093060B1 (ko) 범프 부착 전자 부품의 실장 방법 및 구조
JP3687280B2 (ja) チップ実装方法
JPH11145336A (ja) バンプ付電子部品の実装構造および実装方法
JP2000174059A (ja) 電子部品の実装方法
JP3376861B2 (ja) バンプ付きワークの実装方法
JP2000286302A (ja) 半導体チップ組立方法及び組立装置
KR100593407B1 (ko) 반도체 장치 및 반도체 장치의 조립 방법
JP2002026071A (ja) 半導体装置及びその製造方法、回路基板並びに電子機器
JP3594120B2 (ja) 半導体装置の製造方法及びボンディング用加圧治具
JP3726795B2 (ja) バンプ付きワークの実装方法
JP3608476B2 (ja) 半導体チップ実装回路基板及び回路基板への半導体チップの実装方法
JP4378227B2 (ja) フリップチップ実装方法
JPH11288975A (ja) ボンディング方法及びボンディング装置
JP2002289644A (ja) 半導体素子の接合方法及び接合装置
JPH11297766A (ja) はんだバンプボンディング装置およびはんだバンプボンディング方法
JPH11135561A (ja) 異方性導電接着フィルム、その製造方法、フリップチップ実装方法、およびフリップチップ実装基板
JP4295517B2 (ja) 半導体チップの実装構造および半導体チップの実装方法
JP2004235472A (ja) 半導体装置の製造方法
JP2001237270A (ja) 半導体素子の実装方法とその実装体
JP3870827B2 (ja) 実装方法
JP5858600B2 (ja) チップ実装方法
JPH1050771A (ja) バンプ付電子部品の実装方法及び回路モジュール
JP2003258030A (ja) 電子部品実装方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee