TW452830B - Apparatus and method for joining bump, and semiconductor component-manufacturing apparatus comprising the bump joining apparatus - Google Patents

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I------- 452830 Α7 五、發明說明（i ) 本發明係關於’使電極設有突起電極之電子零件之上 述突起電極，接合在電路基板上之電極部之突起電極接合 裝置及方法，以及，備有上述突起電極接合裝置之半導體 零件製造裴置。 〜將電子零件以電氣方式連接在電路基板上，且加以固 疋之方法有，將在電子零件之電極形成有突起電極之電子 零件之上述突起電極，接合在電路基板上之電極部之方法 、。執行這種聽電極接合方法之裝置有，㈣圖所示之半 導趙零件製造裝置卜該半導體零件製造裝r，大体上具 備有零件供應裝置2、焊接台3、零件反轉裝置4、突起電 極接合裝置5及電路基板運送裝置6。 經濟部智慧財產局員工消費合作.社印製 V裝--------訂_ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 上述零件供應裝置2，係用以供應上述電子零件之一 個例子之半導體晶片之裝置，上述電路基板運送裝置6, 係將電路基板運進運出該半導體零件製造裝置】之裝置。 上述焊接台3 ’剌以載置由上料路基板運送裝置6運入 之上述電路基板，以進行上述突起電極接合之工作台，可 藉γ軸機器人7向丫方向移動’並為了接合突起電極，而進 行上述電路基板之加熱。上述零件反轉裝置4，係用以從 上述零件供應裝置2保持上述半導體晶片，並反轉所保持 之半導體晶片，使形成在該半導體晶片之電極之突起電極 面對載置於上述焊接台3之上述電路基板之裝置。上述突 起電極接合裝置5備有，保持上述半導體晶片之保持裝置 ，使保持之上述半導體晶片向其厚度方向移動之z方向驅 動裝置51，以及詳情後述之超音波震動產生裝置9。該突 一 .. 本紙張尺度適用中關家標準（CNS)A49Q7 、--—-- 4 經濟部智慧財產局員工消費合作社印嚷 A7 --___B7 五、發明說明（2 ) $極接D裝置）係安裝在乂軸機器人8，可藉該X轴機器 二s向X方向移動’從上述零件反轉裂置4接受上述半導體 運送到上述焊接台3後，|g動上述z方向驅動裝置51 ，推壓保持在載置於上述焊接台3之上述電路基板之一定 位置之半導體晶片，進行上述突起電極之接合動作之裝置 再者應接合於上述電路基板上之上述半導體晶片之定 位，係由上述X軸機器人8及上述γ軸機器人7為之。 為了在進行上述突起電極之接纟時，使上述突起電極 向上述Υ方向或X方向震動，在上述突起電極與電路基板 侧之電極間產生摩擦熱，以設法降低上述焊接台3之加熱 溫度，且使上述突起電極之接合牢固，上述突起電極接合 裝置5配備有，可使上述突起電極震動之超音波震動產生 裝置9。該超音波震動產生裝置9係如第12圖所示’備有壓 電元件91及一端部連接有該壓電元件91之超音波喇队92， 利用超a波喇。八92放大，堆積多層壓電元件9丨而在此等壓 電兀件91施加電壓時所發生之例如上述γ方向之震動。在 超音波喇叭92之另一端部，固定有保持上述半導體晶片之 官嘴93，而由於壓電元件9丨之震動，使管嘴％，亦即使保 持在管嘴93之半導體晶月產生上述丫方向之超音波震動。 再者，壓電元件91會在例如上述γ方向震動’但在發生之 震動傳至上述丰導體晶片之過程中產生各種方向之震動， 上迷半導體晶片之主要震動方向係上述γ方向、但實際上 是向各種方向震動- 具有上述架搆之丰導體零件絮造裝置丨，係如以下所 ---------------------訂·-------1^. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) iτ4 , : y设咯（Ά..:二餐

4 52 8 3 C A7 B7 五、發明說明（ 述進行突起電極接合。 .-^— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁> 以上述電路基板運送裝置6運入之上述電路基板丨，被 載置於焊接台3上加熱。另—方面，從零件供應裝置2以零 件反轉裝置4保持之上述半導體晶片由，μ電極接合裝 置5運送到焊接台3上之裝設位置。再者，在進行上述突起 電極之接合前，突起電極η係呈例如第丨3圖所示之形狀。 亦即，直徑尺寸I為大約1〇〇微米，基台部分Ua之高度尺 寸III為大約為30至35微米，全高尺寸π為大約7〇至75微米 如此之犬起電極11，係藉上述2方向驅動裝置51之動 作，擠壓在上述電路基板上之電極部’如第14圖所示被擠 垮，且完成接合。再者，如第14圖所示之被擠垮之狀態之 突起電極11之高度iv，大致上等於上述基台部分Ua之高 度III。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 以往之半導體零件製造裝置丨，係如第14圖所示，擠 冷突起電極11後（以後擠垮之突起電極丨丨標示記號「12」） ，令上述超音波震動產生裝置9動作，使突起電極12超音 波震動，將擠垮之突起電極12接合在電路基板之電極部。 如此，以往係如第14圖所示，擠垮突起電極丨丨後，使 突起電極12超音波震動’因此，突起電極12與電路基板之 電極部21之接觸面積很大，有時突起電極12與電極部幻無 法兀全接觸。因之，有時在突起電極12與電極部21間無法 產生接合所需之充分高之摩擦熱。因此，有時會發生突起 電極12與電極部21不完全接合之情況，雙方之接合強 本紙張&度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 6 發明說明（4 ) 弱。 本發明在解決上述問題，其目的在提供，突起電極盘 $極部可完全接合，可獲得接合強度較以往高之突起電極 :合裝置，突起電極接合方法，以及，備有上述突起電極 接合裝置之半導體零件製造裝置。 本發明第1形態之突起電極接合裝置，係使形成在電 子零件之突起電極與電路基板上之電極部接合之突起電極 捿合裝置，其特徵在於，備有： ^為了上述接合，而使上述突起電極面對上述電極部之 電子零件之上述突起電極與上述電極部，相對震動之震動 產生裝置； 使上述電子零件與上述電路基板相對移動，藉以使上 述突起電極與上述電極部向相互接近之方向移動，推壓上 述電子零件之上述突起電極與上述電極部’以擠垮上述突 起電極之推壓裝置；以及 控制上述震動產生裝置，與上述推壓裝置之動作之控 制裝置，可對上述推壓裝置，進行藉上述擠垮使上述突起 電極之與上述電極部之接觸面積，從初期接觸面積至超過 初期接觸面積，變化到完成上述接合時之完成接合接觸面 積之推壓動作控制，對上述震動產生裝置，則進行，從上 遂接觸面積到達上述初期接觸面積時至到達上述完成接合 接觸面積期間~產生—定之震動之震動控制之控制裝置。 本發明第2形態之突起電極接合方法.係使形成在電 子零件之突起電極與電路基板上之電極部接合之突起電極 43 0 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Δ7 Β7 五、發明說明（5 ) 接合方法’其特徵在於， 令上述犬起電極與上述電極部成面對面，相對堆壓上 述突起電極與上述電極部，以擠垮上述突起電極，使上述 突起電極之與上述電極部之接觸面積，從初期接觸面積至 超過初期接觸面積，變化到完成上述接合時之完成接合接 觸面積，同時，從上述接觸面積到達初期接觸面積，至到 達上述完成接合接觸面積之期間，在上述突起電極與上述 電極部之間，相對作用一定之震動，以進行上述突起電極 與上述電極部之接合。 本發明第3形態之半導體零件製造裝置之特徵在於， 備有上述第1形態之突起電極接合裝置。 而本發明第4形態之突起電極接合裝置，係使形成在 電子零件之突起電極與電路基板上之電極部接合之突起電 極接合裝置’其特徵在於，備有： 為了上述接合，而使上述突起電極面對上述電極部之 電子零件之上述突起電極與上述電極部，相對震動之震動 產生裝置； 使上述電子零件與上述電路基板相對移動，藉以使上 述突起電極與上述電極部向相互接近之方向移動推壓上述 電子零件之上述突起電極與上述電極部，以擠垮上述突起 電極之推壓裝置：以及 控制上述震動產生裝置，與上述推壓裝置之動作之控 制裝置’可對上述震動產生裝置進行’從上述突起電極接 觸於上述電極部之前則產生上述震動，使上述震動延續到 本纸張尺度適用中國國家標革（CNS>A4規格（210 X 297公釐） — — ΙΪΙΙΙ — — — I I a— — —— — — — ' <锖先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智#.財產局員工消費合作社印$ A7 -- -—-—— ___B7 五、發明說明（6 ) :上：突起電極之與上述電極部之接觸面積到達完成接合 枯之完成接合接觸面積之震動控制之控制裝置。 =本發明第5形態之突起電極接合方法，係使形成在 令件之犬起⑫極與電路基板上之電極部接合之突起電 極接合方法，其特徵在於， 令上述突起電極與上述電極部成面對面，相對堆壓上 f突起電極與上述電極部，以_上述突起電極，使上述 '電極之與上述電極部之接觸面積從初期接觸面積至超 過初，接觸面積，變化到完成上述接合時之完成接合接觸 面積呤在上述突起電極接觸到上述電極部之前，到上述 接觸面積到達上述初期接觸面積期間，對上述突起電極與 ^述電極部之間’相對作用以上述突㈣極之與上述電極 β不會產生位置偏移之初期震動’在上述接觸面積到達上 述相期接觸面積時，至到達上述完成接合接觸面積期間， 在上述突起電極與上述電極部之間，相對作用以超過上述 初期震動之一定之震動’以進行上述突起電極與上述電極 部之接合。 如以上所詳述，依據本發明之第1形態之突起電極接 合裝置及苐2形態之突起電極接合方法時’因為具備有震 動產生裝置，推壓裝置及控制裝置，藉推壓電路基板之電 極部與突起電極，從突起電極到達初期接觸面積時，至變 化到完成接合接觸面積之期間，使上述電極部與上述突起 電和上丰目對震動，因此、較之到達上述完成接合接觸面積始 作用上述震動之傳統方式上述震動從上述突起電極之與 --------------Μ,— <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -線 9 45283 五、發明說明（ 上述電極部之接觸面積很小時，便開始作肖，而產生摩擦 熱。因此，上述突起電極之接觸面積之增加份一直在接合 到上述電極部，在上述接觸面積到達上述完成接合接觸面 積時，突起電極可在整個上述完成接合接觸面積上，完全 接合在電極部，較之以往’可以獲得很高之接合強度。 而依據本發明第3形態之半導體零件製造裝置時，由 於備有上述之第！形態之突起電極接合裝置，及第2形態之 突起電極接合方法，因此可以製造，電子零件與電路基板 之接合強度較以往高之丰導體零件。 而依據本發明第4形態之突起電極接合裝置時，因為 在大起電極與電極部相接觸以前則對此等施加震動，因此 ，例如突起電極之高度不均—時，仍可從突起電極與電極 部相接觸時，起便可以將突起電極媒實接合在電極部。又 可節省上述初期接觸面積之設定動作所需要之時間’可以 縮短製程節拍。 而依據本發明第5形態之突起電極接合方法時，因為 使對突起電極與電極部相對作用之震動分兩階段變化，因 此可以收到與上述第4形態之突起電極接合裝置時相同之 效果。而且’由料期震動較從㈣躺 合接觸面積期間之震動為小，因此可以降低，在突起= 與電極部接合前電子零件之保持鬆脫之可能性。 兹參照附圊’說明本發明實施形態之突起電極接合裝 置’由該突起電極接合裝錄行之突起電極接合方法^ 及，傷有上述突起電極接合震置之半導體零件製造裝置如 r國國家標準（CNS)A11規·297公髮 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社fns 五、發明說明（8 ) 下。再者，在各圖之同—構件部分，標示同—記號。 本實施形態係以’在矽晶圓等之半導體基盤上形成積 體電路’在該積體電路 格之電極形成突起電極，並分割成各 個上述積體電路部分之半導體m為上述「發明之摘 要說明歲述之「電子零件」之一個例子。然而，上述 電子零件並不限定為上述半導體晶片，例如，以樹脂封裂 半導體Ba片’而在其電極形成突起電極之半導體晶片等， 也可以。 而上述‘發明之摘要說明」所記述之具有「震動產生 裝置」之功⑨之-個例子，則相當於本實施形態之突起電 極接合裝置⑻所配備之具有壓電元件91之超音波震動產 生裝置9，但不限定如此。 而關於震動，則只要能夠在突起電極與電極部之間產 生摩擦熱’降低焊接台對上述電路基板之加熱溫度之震動 便可以，不限疋為上述超音波震動。雖然會因半導體畢 片之大小，或突起電極數等條件而變化，但例如波幅約〇 5 微米程度之震動也可以。 而上述「發明之摘要說明」所記述之具有「推壓裝置 」之功能之一個例子’則相當於本實施形態之突起電極接 合裝置10 5所具備之音圈馬達12 I，但不限定如此。 如第1圖所示，上述實施形態之半導體零件製造裝置 1 〇丨之構造，基本上與上述半導體零件製造裝置丨之構造沒 有什麼不同 '但半導體零件製造裝置1〇1具備有可執行詳 情後述之突起電極接合方法之控制裝置1丨〇，這一點為其 裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 3 ® . 4 528 3 Ο Α7 Β7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（9 特徵。亦即，半導體零件製造裝置101備有零件供應裝置102 ,焊接台103，零件反轉裝置1〇4，突起電極接合裝置1〇5 ，電路基板運送裝置106及控制裝置11()。在此，上述零件 供應裝置102相當於傳統之零件供應裝置2，上述焊接台1〇3 相當於傳統之谭接台3,纟述零件反轉裝置1〇4相當於傳統 之零件反轉裝置4，上述突起電極接合裝置1G5相當於傳統 之突起電極接合裝置5,上述電路基板運送裝置1〇6相| 傳統之單方向離合器6β因之，除了對零件供應裝置102, 焊接台103,零件反轉裝置1〇4，突起電極接合裝置1〇5及 電路基板運送裝置106，作以下之補充說明以外，其他之 詳細說明從略。 由卡片槽昇降機111向上述零件供應裝置1〇2供應，如 上述在形成於半導體晶片之積體電路之電極形成突起電極 ，並分割成各個積體電路部分之狀態之晶圓112。零件供 應裝置102則執行所謂晶圓112之拉長’而分割成各個上述 半導體晶片。而供給零件供應裝置1〇2之晶圓丨〗2及各個上 述半導體晶片之狀態，係由設置在零件供應裝置1〇2上方 之阳圓辨涊裝置1丨3加以拍攝，其拍攝之影像係供給控制 裝置110。再者，如上述之本實施形態，電子零件係以上 述半導體晶片為例子，因此具備有如此之零件供應裝置1〇2 但右處理之電子零件不一樣時’當然可以變更為相對應 之零件供應裝置形態。 再者，上述晶圓112當然是有上述突起電極之電路形 成部分朝上。而被分割之各個上述半導體晶月，係由零件 私紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 χ 297公餐 ----------- :裝--------訂. <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 12 經濟部智慧財產局員工消費合作社的敦 A, __B7__ 五、發明說明（10 ) 供應裝置102所配備之上推裝置12 0推向上述半導體晶片之 厚度方向後’由零件反轉裝置104各保持一個，加以反轉 使其上述突起電極面向電路基板20之電極部21。 再者’在本實施形態’上述晶圓112係稱作強介電体 之基盤由LiTa03或LiNb03等構成者，上述突起電極之材 料為金。 上述焊接台103係如第3圖所示’具有所謂球形螺紋構 造’由具有驅動部之馬達114之Y軸機器人1〇7，使其向γ 方向m動。而在彈接台1〇3,則為了將由電路基板運送裝 置1〇6對應電路基板2〇之大小供應之電路基板2〇載置於焊 接台103上’而備有可保持上述電路基板2〇之沿γ方向之 周緣部分向X方向移動之基板矯正部115，以及，可保持 上述電路基板20之沿X方向之周緣部分向γ方向移動之基 板矯正部116。同時，在上述焊接台1〇3，形成有用以吸著 保持上述電路基板2〇之吸入用通路，上述吸入用通路連通 於吸引裝置117。並備有，為了接合突起電極而將上述電 路基板20加熱到約1 50度C之加熱裝置1丨8。 突起電極接合裝置105，係如參照第12圖上述，在其 下端部備有超音波震動產生裝置9及上述半導體晶片保持 笞鳴9J。並如第12圖所示’在上述管嘴93内’沿軸方 :形成有吸著保持上述半導體晶片1 50用之吸引用通路94 該吸引用通路94連通於吸引裝置u 9 =再者，半導體晶 ” 1 M)之保持不限定藉由上述管嘴93之吸引動作·也可以 Λ拎機械方式保持之架構=同時，本實施形態係為了 ---- -------------1 --------訂·--------"5^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 4 5283 Ο Α7 ______Β7 _ 五、發明說明（11 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 接合上述突起電極與電路基板2〇之電極部21，而令上述突 起電極II面對上述電極部21，將上述半導體晶片15〇向突 起電極11與上述電極部21相互接近之方向（本實施形態係2 方向）移動，而擠壓突起電極U與上述電極部21，但本實 施形態係如第2圊所示’上述半導體晶片15〇之移動推壓用 之驅動裝置係使用習用之音圈馬達（VCM)121 β同時，在 突起電極接合裝置105備有可使管嘴93在其軸周圍方向轉 動之軸周圍轉動用馬達122。 如後述，突起電極接合裝置105之動作控制，係由控 制裝置110為之。 令如此之突起電極接合裝置105向乂方向移動之χ軸機 器人108，在本實施形態係如第2圖所示，具有所謂球狀螺 紋構造，並配備有馬達123。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 上述控制裝置110以電氣方式，分別連接在上述各裝 置，例如零件供應裝置102，焊接台103，零件反轉裝置1〇4 ，音圈馬達121以及包含壓電元件91之突起電極接合裝置 1〇5 ’電路基板運送裝置1〇6等，而控制其動作。再者，本 實施形態之控制裝置110，係對整體半導體零件製造裝置 101配設一個，以進行例如突起電極接合動作之控制等， 當然也可以，例如供突起電極接合裝置1〇5之突起電極接 合動作控制用，對應各裝置配設控制裝置。 兹.詳細說明本實施形態特徵之控制動作，由控制裝置 110執行之突起電極接合動作之控制情形，而控制裝置11〇 對其他裝置之控制動作，則與傳統一樣，因此說明從略。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 14 經濟部智慧財產局員工消費合作社印Μ. Λ7 ~------— B7________ 五、發明說明（l2 ) 傳統上，穴起電極接合動作係如上述，將第13圖所示 之突起電極11擠壓在上述電路基板2G之電極部2丨，將其擠 «14®所示突起電極12之形狀，始令超音波震動產生裝 置9動作，使超音波震動作用在突起電極12。 對此，本實施形態係在突起電極1】被擠壓在上述電極 ^ 2 1成為第4圖之狀態時’至成為上述突起電極12之形 狀之期間，使超音波震動產生裝£9動作，超音波震動作 用在上述犬起-电極II、由於如此進行控制，對上述電 極部21之突起電極u之接觸面積會變化，同時’超音波震 動會作用在突起電極12,超音波震動所產生之摩擦熱 也加在變化之上述整個接觸面積，使突起電極U、12均勻 接合在上述電極部2 1。因此，對整個突起電極12來講可 使突起電極12與上述電極部21之接合較以往為牢固。 再參照第6圖，具體說明上述突起電極接合動作如下 〇 再者’本實施形態所用之半導體晶片15〇，總共形成 有20個金之突起電極丨丨，而擠壓該突起電極丨丨之上述電極 部21也是金構成。當在上述音圈馬達丨2丨供應電流時，上 述管'^93便向其軸方向，卽上述z方向，由該營嘴们所吸 著保持之半導體晶片1 50之厚度方向移動，半導體晶片15〇 之突起電極11被推壓向上述電路基板20之電極部2b因控 制裝置110預先具有，供給音圈馬達丨2 1之電流值與因供應 該電流使突起電極推壓電極部21之推壓力之關係之資訊， 可而由供給音圈馬達121之電流值求出上述推墼力之負荷 --------訂--------- (請先閱讀背面之注音α事項再填寫本頁) 國:¾ 家 A4 咚 .¾ 4 528 3 Ο Α7 ----------Β7______ 五、發明說明（l3 ) 值。在者’上述負荷值之求法，可以依上述關係資訊之形 態’亦即，所謂表格形態，或運算式等之形態，採用習知 之方法求出。 以下之說明所使用之各具體數值，係如上述，在半導 體晶片150形成有20個金突起電極，各突起電極具有參照 第i 3圖說明之形狀及尺寸時之一個例子之值。因此，此等 條件變化時，上述具體數值可以變更。 在第6圖之步驟（圖中以rs」表示）丨，由控制裝置11〇 控制上述X軸機器人1〇8及γ轴機器人1〇7之動作，面向應 接合之上述電極部21，配置突起電極丨丨後，在步驟2,驅 動上述音圈馬達121，使突起電極丨丨與上述電極部21接觸 ，而在步驟3加以推壓。藉此，突起電極丨丨對上述電極部21 之接觸面積變化，如第4圖所示’突起電極丨丨之前端部11]3 變形，在步驟4，突起電極11與電極部21之接觸面積成為 初期接觸面積a再者，在本實施形態，第4圖所示之高度 尺寸V為00〜65微米’構成上述初期接觸面積之部分之直 徑尺寸VI為5〜1〇微米。 經濟部智慧財產局員Η消費合作社印製 ------------!.--------訂 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 突起電極11接觸到上述電極部21 ,以及突起電極 上述接觸面積成為上述初期接觸面積，係藉由求出上述負 荷而撿出》亦即，如上述，控制裝置11〇係撿出供給令圈 馬達121之電流值，而依據該電流值與上述關係資訊求出 上述負荷。本實施形態，係如第5圖所示，上述2〇個之突 起電極而負荷值達I00g時，由控制裝置辨認上述接觸 ，以15g/l突起電極之比率成為3〇〇g之負荷值時，判斷到 本紙張尺度適用中國國豕標準（CNS) Α4規格（210 X ^97公爱） 16 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 --------- B7________ 五、發明說明（M) 達上述初期接觸面積。再者，本實施形態設定有+_5〇g之 誤差範圍’上述負荷值包含在300+ 50g之範圍内時，判 斷到達上述初期接觸面積。 同時’本實施形態係由控制裝置Η 〇控制時間，使突 起電極11接觸到上述電極部2丨時起〇丨秒後，上述接觸面 積到達上述初期接觸面積。 在上述接觸面積到達上述初期接觸面積時，於步騍5 ’控制裝置110將電壓加在超音波震動產生裝置9之壓電元 件91 ’使超音波震動作用於管嘴93，即半導體晶片丨5〇之 大起电極11 ’同時進一步推壓突起電極丨丨3在本實施形態 ，所產生之上述超音波之頻率為6〇KHz，藉此，可在管嘴 之半導體晶片保持部分獲得1〜2微米之波幅。而超音波 震動對突起電極11之作用’會延續到後述之步驟7 ,而在 這期間，會連續作用上述頻率形成之一定之超音波震動。 並不是從大起電極1 1接觸到上述電極部2〖時，則使超 a波震動作用，而疋等到上述接觸面積達到上述初期接觸 面積，始令超音波震動作用之理由是’因為，在如第13圖 大起電極11之前端部llb成尖銳狀態下，使震動作用時 -突起電極U與電極部21之接觸是點接觸，突起電極1}會 在電極部2丨上跳動，發生上述突起電極u與電極部以之位 置偏移’有時热法確定接合位置之故。具體言之，在突起 私極11之則端部11 b成尖銳狀態下.使上述波幅1〜2微米之 震動作用時 '突起電極Η會在電極部2!上滑動：其結果' 適常是對正規位置以U微米之精確U成接合者，卻 -----------I I ----— 11— --------, (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁> 452830 A7 -—----B7 五、發明說明（15 ) 會發生正負50微米以上之偏移。 因此，上述初期接觸面積可以說是，上述突起電極U 與電極部21不會發生位置偏移之最低限度之面積。再者， 上述初期接觸面積與超音波震動大小之關係之一個例子為 ，波幅1微米之震動時，上述初期接觸面積相當於突起電 極之直徑之30〜40%。 在步驟6，向音圈馬達121供應電流，對突起電極丨丄施 加負荷，使上述接觸面積變化到，超過上述初期接觸面積 之如第14圖所示之完成接合時之完成接合接觸面積。本實 施形態之步驟6之負荷之加法，係如第5圖所示，施加在突 起電極11之負荷值之變化率為一定。上述接觸面積到達上 述完成接合接觸面積時之上述負債值，在1〇〇g/I突起電極 之比率時為2000g。而控制裝置110則控制推壓動作，使上 述接觸面積到達上述初期接觸面積時起，至到達上述完成 接合接觸面積時之時間為〇.3秒》 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 -------------裝--------訂. <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 而在上述負荷值到達2000g時，亦即，在上述接觸面 積到達上述完成接合接觸面積時之步驟7，控制裝置結 束對上述電極部21之上述突起電極11之推壓動作，同時結 束對上述突起電極12之超音波震動作用。 本實施形態係如上述，在步驟6控制，作用於突起電 極11之負荷值有一定之變化率，但不限定如此，也可以如 第7圖所示’使上述負荷值如記號140所示成二次曲線變化 ’或如記號141所示成階段式變化。 而且本實施形態，係如上述以負荷值撿出對突起電極 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 18

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（Ιό ) u之推壓力，但不限定如此。亦即，從本發明課題之使突 起電極與電路基板20之電極部21完全接合之觀點視之，在 上述接觸面積增加之所有狀態下，均能使上述突起電極與 上述電極部21確實接合方是最理想。因為’本實施形態之 作用於突起電極之超音波震動係如上述保持一定，因此， 控制供給音圈馬達U1之電流值，使上述接觸面積之增加 率一定最為理想。要進行這種控制，必須預先將推壓力， 亦即，這時是電流值與上述接觸面積之電流值-面積資訊 ，供給控制裝置110。而控制裝置uo則從供給音圈馬達121 之电流值，求出上述接觸面積，控制上述電流值，使該接 觸面積之變化率一定，以控制上述推壓力。 又如第4圖及第14圖所示，上述推壓動作使突起電極u 被掩峰’沿上述管嘴93所保持之半導體晶片15〇之移動方 向之突起電極11之高度尺寸發生變化。因之，也可以控制 供給音圈馬達12 1之電流值，使該高度之增加率—定。要 進行這種控制’必須預先將推壓力，亦即，這時是電流值 與上述高度尺寸之電流值-高度資訊，給控制裝置U0。而 控制裝置110則從供給音圈馬達121之電流值，求出上述高 度尺寸’控制上述電流值，使該高度尺寸之變化率一定r 以控制上述推壓力。 又，本實施形態係使用音圈馬達121，作為移動半導 體晶片丨50之驅動裝置，但不限定如此5也可以如第8圖所 不、以例如球形螺栓構造Π0構成上述驅動裝置，以運人 裝置πι移動管嘴93 ;這時，也可以闬負荷單元132測量上 .v. ~~ ~—- -!〇 - --------訂·-------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 4 528 3 0 A7 _ B7 五、發明說明（Π) 述堆壓力- 再說明，如上述構成之半導體零件製造裝置101之動 作如下。 藉電路基板運送裝置106,將電路基板20供給焊接台 103，被吸著在焊接台103上加熱。另—方面，由卡片槽昇 降機111將上述晶圓112移載至零件供應裝置1〇2 ,在零件 供應裝置102放大晶圓112。而由零件反轉裝置1〇4每次從 零件供應裝置102保持一片半導體晶片15〇，加以反轉。接 著，驅動X軸機器人1〇8，將突起電極接合裝置1〇5移動到 對應零件反轉裝置104之位置，藉突起電極接合裝置1〇5之 管嘴93，保持上述反轉之半導體晶片15〇。保持後，再驅 動X軸機器人108，使突起電極接合裝置1〇5移動到焊接台 103之上方》接著，驅逐X韩機器人1〇8與γ轴機器人， 在保持於焊接台103之電路基板20之應接合半導體晶片15〇 之處所，配置半導體晶片150，使其突起電極η對應電極 部21。然後進行上述接合動作，接合上述突起電極u與上 述電極部21。 結束應接合在電路基板2〇上之所有半導想晶片MO之 接合後’烊接台103被移動到電路基板運送裝置106，電路 基板運送裝置106則從焊接台1〇3，將電路基板20運送到下 一製程。 如以上所說明’依據本實施形態之突起電極接合裝置 ’及突起電極接合方法時，突起電極11被擠壓在電路基板 20之電極部21時，突起電極u對上述電極部21之接觸面積 本紙蒗尺度適用中國國家標準（CNS)A4規烙（2〗0 χ 297公釐） ---------- i _ (請先閲讀背面之;t意事項再填寫本頁) έί· 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 20 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印m A7 i-—.............. B7 " 丨 _ 一 五、發明說明（is ) 會變化，同時超音波震動作用在突起電極u、12,因此， ϋ焊接台1G3之加熱，連同上述超音波震動產生之摩㈣ ，均會加在所有變化之上述接觸面積，而得均勻接合突起 電極11、12與上述電極部2卜因此，可在整個突起電極12 與上述電極部21之接觸面積，較以往更為牢固接合突起電 極12與上述電極部21。 在上述實施形態’係為了擠壓突起電極U與上述電極 部21，而使突起電極接合裝置1〇5移動到電路基板加，但 不限定如此。例如第9圖所示，也可以在接合突起電極時 ，固定突起電極接合裝置2〇5 ’而令載置上述電路基板2〇 之焊接台203移動到突起電極接合裝置2〇5。其移動用之驅 動裝置可以使用，例如上述音圈馬達22丨，而如上述，藉 供給該音圈馬達221之電流值來控制移動量。主要是在接 合突起電極時，使突起電極接合裝置與載置上述電路基板 -0之焊接台相對移動即可。再者，在第9圖，記號2〇7係表 示Υ軸機器人，記號208係表示Χ軸機器人。 同時’上述實施形態係令超音波震動作用在管嘴93， 但不限定如此，也可以利用超音波震動產生裝置209，使 電路基板20側超音波震動，主要世是令突起電極丨丨與電路 基板2 〇相對振動即可。 同時’上述實施形態係藉突起電極接合裝置1 〇5 >擦 壓上述突起電極u到上述初期接觸面積，但不限定如此。 亦即，也可以向該半導體零件製造裝置丨〇1，或突起電極 接合裝置1 05 .供應突起電極丨丨之前端部1丨b被預先形成為 -------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 5283 0 A7 ---------- 五、發明說明（I9 ) 上述初期接觸面積之半導體晶片150等電子零件。這時是 從大起電極11與電極部21接觸時開始執行㈣動作，及 超音波震動動作。 同時，在上述實施形態，形成在半導體晶片〖5〇之突 起電極11，係以第13圖所示形狀者為例子，但不限定為如 此之犬起電極11，也可以適用於’例如第1〇圖所示之有多 數頂點部分250之突起電極。 同時，上述實施形態係如參照第5圖所說明，在上述 電路基板20與突起電極u之接觸面積到達上述接合完成接 觸面積之同時，結束突起電極12對上述電極部21之擠壓動 作，並結束對上述突起電極12之超音波震動作用。其理由 是，如果在完成接合後對突起電極12作用長時間之超音波 震動，有時接合部分會被破壞。因此，在上述接觸面積到 達上述接合完成接觸面積後，本實施形態係在約0.3秒以 内停止超音波震動之作用。 同時，上述實施形態係在上述接觸面積到達上述初期 接觸面積時，開始作用超音波震動，但不限定為如此。 亦即，上述實施形態所作用的是，管嘴93之振幅如上 述為1〜2微米之比較強之振動。因之，預先將突起電極n 擠壓到上述初期接觸面積，藉以如上述防止突起電極U與 電極部21之位置偏移後，對突起電極u作用超音波震動。 另一方面’不發生上述位置偏移時，例如作用〇.5微米前 後之較弱之震動時，也可以在突起電極U與電極部21相接 觸前’則令上述突起電極11與上述電極邹21相對震動。再 本紙張尺度適用_國國家標準（CNS>A4規格（210 X 297公釐〉 ----------- _t--------訂· (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 22 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Λ7 ___________B7 五、發明說明（2〇 ) 者，上述之例如0.5微米前後之震動，也可以產生上述摩 擦熱，可良好接合突起電極丨丨' 12與電極部21。 如此，在突起電極u與電極部21相接觸前作用超音波 震動’則可收到下述效果。亦即4形成在半導體晶片150 之犬起電極11，有第^圖⑽示之高度尺寸，例如高、中 、低之二種時，如果將半導體晶片丨5〇擠壓到具有上述「 低」之高度尺寸之突起電極變成上述初期接觸面積後，作 用以超音波震動。這時’具有上述「中」及上述「高」之 南度尺寸之突起電極，則以上述初期接觸面積以上之面積 接觸在電極部21。因之，從這種狀態使超音波震動作用時 有上述中」及上述「高」之高度尺寸之突起電極， 將較具有上述「低」之高度尺寸之突起電極不易震動，因 此有可点热法在開始作用超m動時，完丨充分之接 。。另一方面，在突起電極〖丨與電極部2丨相接觸前作用超 音波震動，則可對上述Γ低」、「中〆高」之任-突起電 極均能有良好之接合。 再者，彳文大起電極11與電極部2丨相接觸前則作用以超 音波震動時，管嘴93也有可能脫離半導體晶片150，因此 ，有時也要考慮加強半導體晶片丨50之吸著力，加大半導 體晶片150與管嘴93間之接觸面之摩擦等3 而且，也可以從突起電極u與電極部21相接觸前至 上述接觸面積到達上述初期接觸面積期間，加上不會發生 上述位置偏移之相期震動：而在上述接觸面積到達上述初 接镯面積3守’至到達上述完成接合接觸面積期間，加上 --------^ --------1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Α7 Β7 五、發明說明（21 ) 超過初期震動之一定震動，例如震幅為上述U微米之震 動。再者，在上述初期震動時仍會產生摩擦熱突起電極u 、12與電極部21可以良好接合。 由於進行這種震動動作控制，不會發生上述位置偏移 ’且可以節省上述初期接觸面積之設定動作所需之時間， 並且可以元成完美之接合。同時，因上述柄期震動不大’ 可以降低上述從突起電極11與電極部21相接觸前則作用以 超音波震動時，管嘴93脫離半導體晶片150之顧慮。 對本發明已配合附圖，充分記述相關之實施例，但是 ’顯然的，對熟練本技術者’尚可以作各種變更或修正。 惟，這種變更或修正，若不脫離本發明之範圍，仍應包含 在本發明内。 圖式之簡單說明 第1圖係表示本發明實施形態之半導體製造裝置之一 個例子之斜視圖。 第2圖係放大第〗圖所示突起電極接合裝置部分之斜視 圖。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -----------i--------訂· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 第3圖係放大第丨圖所示焊接台裝置部分之斜視圖。 第4圖係表示藉第1圖所示突起電極接合裝置擠壓之突 起電極到達初期接觸面積之狀態之圖。 第5圖係表示由第I圖所示半導體製造裝置所執行之突 起電極接合動作之一個控制動作之曲線圖β 第6圖係表示由第1圖所示半導體製造裝置所執行之突 起電極接合方法之動作之流程圖。 本紙張尺度適用中國國豕標準（CNS)A4規格（210 X 297公餐） 24 A7 ----------B7 —_ 五、發明說明（η ) 第7圖係表示由第丨圊所示半導體製造裝置所執行之突 起電極接合動作之另一個控制動作之曲線圖。 第8圖係表示第〗圖所示突起電極接合裝置之另一裝置 構成例子4圖。 第9圖係表示第丨圖所示半導體製造裝置之另—裝置構 成例^，表不突起電極接合裝置周圍及焊接台周圍之圖a 第10圖係表示突起電極形狀之其他例子之圖。 第1丨圖係表示傳統之半導體製造裝置之一個例子之斜 視圖。 第12圊係表示突起電極接合裝置之半導體晶片之保持 部分及震動產生裝置部分之圖。 苐13圖係表示形成在雷 仕电千零件之突起電極之形狀之圖 0

第14圖係表示被擠壓之突故啻拉*丨，各—L 犬起電極到達完成接合接觸面 積之狀態之圖3 ---------------------訂·-------- {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員Μ消費合作社印製

Claims (1)

1. 請賴範圍 1. 452 8 3 Ο — 第88111993專利申請案申請專利範圍修正本 修正日期：90年2月 -種突起電極接合裝置’係用以接合形成在電子零件 之突起電極（11)、與電路基板上之電極部（2丨）者，其特 徵在於，備有： 震動產生裝置’係為了上述接合，而使上述突起 電極面向上述電極部之電子零件之上述突起電極，與 上述電極部相對震動之震動產生裝置; 推壓裝置’係令上述電子零件與上述電路基板， 向上述突起電極與上述電極部相互接近之方向相對移 動’擠壓上述電子零件之上述突起電極與上述電極部 ’以擠潰上述突起電極之推壓裝置（121);以及， 控制裝置，係控制上述震動產生裝置，及上述推 壓襞置之動作之控制裝置，可對上述推壓裝置進行， 使上述突起電極之與上述電極部之接觸面積，從初期 接觸面積變化到，超過該初期接觸面積之完成上述接 合時之完成接合接觸面積之推壓動作控制，對上述震 動產生裝置進行’使其從上述接觸面積到達上述初期 接觸面積時起’至到達上述完成接合接觸面積之期間 ’產生一定震動之震動控制之控制裝置（110)。 2.如申請專利範圍第1項之突起電極接合裝置，上述控制 裝置對上述推壓裝置之上述推壓動作控制，係使從上 述初期接觸面積至上述完成接合接觸面積之上述接觸 面積之變化、^為一定之上述推壓動作控制。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） {諝先聞讀背面之注項再填寫本頁) 裝 ------訂---I----! ^ ! 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 26 88008 ABaD 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 3.如申請專利範圍第2項之突起電極接合裝置，上述控制 裝置係依據，表示上述推壓裝置所產生之推壓力，與 上述接觸面積之關係之推壓力-面積資訊，進行使上 述接觸面積之上述變化率為一定之推壓動作控制。 4‘如申請專利範圍第丨項之突起電極接合裝置，上述控制 裝置對上述推壓裝置之上述推壓動作控制，係使上述 接觸面積從初期接觸面積變化到上述完成接合接觸面 積之間，上述推壓所需要之負荷之變化率為一定之推 壓動作控制。 5.如申請專利範圍第4項之突起電極接合裝置，上述控制 裝置係依據’表示上述推壓裝置所產生之推壓力，與 上述負荷值之關係之推壓力-負荷資訊，進行使上述負 荷之上述變化率為一定之推壓動作控制。 6，如申請專利範圍第1項之突起電極接合裝置，上述控制 裝置對上述推壓裝置之上述推壓動作控制，係使上述 接觸面積從上述初期接觸面積變化到上述完成接合接 觸面積之間’上述突起電極與上述電極部之沿上述接 近方向之上述突起電極之高度之變化率為一定之推壓 動作控制。 7.如申請專利範圍第6項之突起電極接合裝置，上述控制 裝置係依據’表示上述推壓裝置所產生之推壓力，與 上述高度值之關係之推壓力·高度資訊，進行使上述 高度之上述變化率為一定之推壓動作控制。 8，如申請專利範圍第】項之突起電極接合裝置，上述初期 本紙張群 X 297公釐〉 ------------,t--------訂---------,^_ (諦先Mtl背面之注意事項再填窝本頁) 3 Π

   經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 接觸面積，係使上述突起電極與上述電極部相對震動 時，對欲接合上述突起電極之電極部，上述突起電極 與上述電極部不發生位置偏移之最低限度之面積。 9. 如申請專利範圍第3項之突起電極接合裝置，上述推壓 裝置備有馬達，上述推壓力因供給上述馬達之電流值 而變化。 10. 如申請專利範圍第1項之突起電極接合裝置，上述突起 電極與上述電極部相對震動時，上述電路基板不震動 ，僅上述突起電極震動，且上述電子零件與上述電路 基板相對移動時，上述電路基板不移動，僅上述電子 零件向上述電路基板側移動。 11. 一種半導體零件製造装置，其特徵在於具有突起電極 接合裝置，該突起電極接合裝置係用以接合形成在電 子零件之突起電極（11)、與電路基板上之電極部（21)者 ，該突起電極接合裝置具有__ 震動產生裝置，係為了上述接合，而使上述突起 電極面向上述電極部之電子零件之上述突起電極，與 上述電極部相對震動之震秦產生裝置（9); 推壓裝置’係令上述電子零件與上述電路基板， 向上述突起電極與上述電極部相互接近之方向相對移 動，擠壓上述電子零件之上述突起電極與上述電極部 ，以擠潰上述突起電極之推壓裝置（121);以及， 控制裝置，係控制上述震動產生‘裝置，及上述推 麼裝置之動作之控制裝置，可對上述推壓裝置進行f 本紙張尺度適用尹國國家標準（CNS〉A4規格（2】〇 X 297公釐） 28 ‘裝--------訂---------浐· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣

   45283 A8 B8 C8 _____D8 六、申請專利範圍 使上述突起電極之與上述電極部之接觸面積，從初期 接觸面積變化到，超過該初期接觸面積之完成上述接 合時之完成接合接觸面積之推壓動作控制，對上述震 動產生裴置進行，使其從上述接觸面積到達上述初期 接觸面積時起’至到達上述完成接合接觸面積之期間 ，產生一定震動之震動控制之控制裝置（110)。 12.—種突起電極接合方法，係用以接合形成在電子零件 之突起電極（11)、與電路基板上之電極部（21)的方法， 其特徵在於， 令上述突起電極與上述電極部成面對面，而相對 擠壓上述突起電極與上述電極部，以擠潰上述突起電 極，使上述突起電極之與上述電極部之接觸面積’從 初期接觸面積變化到超過該初期接觸面積之完成上述 接合時之完成接合接觸面積，而從上述接觸面積到達 上述初期接觸面積時起，至到達上述完成接合接觸面 積之期間，在上述突起電極與上述電極部相對作用一 疋之震動，進行上述突起電極與上述電極部之接合。 13. 如申請專利範圍第12項之突起電極接合方法’上述突 起電極與上述電極部之上述推壓動作，使上述初期接 觸面積至上述完成接合接觸面積之間，上述接觸面積 之變化率為一定。 14. 如申請專利範圍第12項之突起電極接合方法，上述突 起電極與上述電極部之上述推壓動作，使上述初期2 觸面積至上述完成接合接觸面積之間，上述推壓所 ---- ^ ------ ^i!---1!^ 1 ί請先W讀背面之注意ί項再赛寫本頁)

   本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 4 528 3 A8B8C8D8 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 六、申請專利範圍 要之負荷之變化率為一定。 〗5.如申請專利範圍第12項之突起電極接合方法，上述突 起電極與上述電極部之上述推壓動作，使上述初期接 觸面積至上述完成接合接觸面積之間，沿上述突起電 極與上述電極部之上述接近方向之上述突起電極之高 度之變化率為一定。 16.—種突起電極接合裝置，係用以接合形成在電子零件 之犬起電極（11)、與電路基板上之電極部（21)者其特 徵在於，備有： 震動產生裝置，係為了上述接合，而使上述突起 電極面向上述電極部之電子零件之上述突起電極，與 上述電極部相對震動之震動產生裝置（9); 推壓装置，係令上述電子零件與上述電路基板， 向上述突起電極與上述電極部相互接近之方向相對移 動’擠壓上述電子零件之上述突起電極與上述電極部 ，擠潰上述突起電極之推壓裝置（121);以及， 控制裝置’係控制上述震動產生裝置，及上述推 壓裝置之動作之控制裝置，可進行，令上述震動產生 裝置’從上述突起電極接觸到上述電極部之前，則產 生上述震動，而使震動一直延續到，上述突起電極與 上述電極部之接觸面積到達完成上述接合時之完成接 合接觸面積時之震動控制之控制裝置（110)。 Π.如申請專利範圍第16項之突起電極接合裝置，上述控 制裝置對上述推壓裝置，在上述突起電極接觸上述電 本紙張尺度遶用申國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐〉 30 裝--------訂---------^ ! (請先閲讀背面之注意事項再瑱窝本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 52B3 Q A8 BS C8 -----^___ 六、申請專利範圍 極。卩後，進行，藉上述擠潰，使上述突起電極之與上 述電極部之接觸面積通過初期接觸面積，變化到超過 該初期接觸面積之完成上述接合時之完成接合接觸面 積之推壓動作控制，對上述震動產生裝置，則令其在 上述突起電極接觸到上述電極部以前，至上述接觸面 積到達上述初期接觸面積之期間，對欲接合上述突起 電極之電極部產生，上述突起電極與上述電極部不發 生位置偏移之初期震動，令其在從上述接觸面積到達 上述初期接觸面積時起，至到達上述完成接合接觸面 積之期間，產生超過上述初期震動之一定之震動。 18.—種突起電極接合方法，係用以接合形成在電子零件 之突起電極（11)、與電路基板上之電極部（2丨）的方法， 其特徵在於， 令上述突起電極與上述電極部成面對面，而相對 擠壓上述突起電極與上述電極部，以擠潰上述突起電 極’使上述突起電極與上述電極部之接觸面積，從初 期接觸面積，變化到超過該初期接觸面積之完成上述 接合時之完成接合接觸面積時，在上述突起電極接觸 到上述電極部以前，至上述接觸面積到達上述初期接 觸面積之期間，在上述突起電極與上述電極部之間相 對作用以’對欲接合上述突起電極之電極部，上述突 起電極之與上述電極部不發生位置偏移之初期震動， 並在從上述接觸面積到達上述初期接觸面積時起，至 到達上述完成接合接觸面積之期間，在上述突起電極 本紙張尺度適用47國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 31 M.--------tr---------^ — (請先J«讀背面之注意事項再填寫本頁) ^28 3 0 as B8 C8 D8 六、申請專利範圍 與上述電極部之間相對作用以，超過上述初期震動之 一定之震動，以接合上述突起電極與上述電極部。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印則农 32 本紙張尺度適甩中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）