JP4491321B2 - 超音波実装方法およびこれに用いる超音波実装装置 - Google Patents
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Description
特許文献1記載のフリップチップの接続方法においては、マウントヘッドに吸着保持させたフリップチップ(半導体チップ)のバンプ(金バンプ)を、基板の被接続端子(金もしくはアルミニウム端子)に接触させて荷重を加え、マウントヘッドに内蔵された超音波振動子を超音波振動させることで、マウントヘッドを介してフリップチップを超音波振動させる(特許文献1 段落0016−0018,第1−2図)。
これにより、被接続部の酸化層などを容易に除去でき、信頼性の高い電気的接続行うことができるものとしている(特許文献1 段落0022)
超音波実装装置10は、振動子12と、この振動子12から超音波振動が印加され、超音波振動が伝播するホーン14と、発振制御装置(図示せず)を有している。
本実施例で特徴とするところは、ホーン14に、超音波振動により生じる超音波振動の最大振幅点(複数の腹の各位置)に対応して、半導体チップ18に接触して超音波振動を印加するための凸部16を設けた点にある。
この超音波振動の最大振幅点は、当然ながら1/2波長ごとに生じる。ホーン14の材質にもよるが、50kHz程度の振動数の場合、ほぼ20cm程度の波長となる。したがって、半波長は10cm程度となる。本実施の形態では、この超音波振動によってホーン14に生じる複数の最大振幅点の位置に凸部16を設けるのである。この最大振幅点の間隔は、用いる超音波の振動数によって変わる。
なお、凸部16は、複数設けるのであるが、振動の伝播する方向に必ずしも連続して設ける必要はなく、nλ/2(nは整数)の適宜の最大振幅点の位置に設ければよい。
すなわち、ステージ20上に、前記ホーン14の凸部16に対応する配列で複数の基板22を配置し、該基板22に、基板22の電極(金パッドあるいはアルミニウムパッド)と半導体チップ18との電極(金バンプ)とを位置合わせして半導体チップ18を配置する。半導体チップ18は、超音波実装装置10のホーン14の凸部16下面側に真空吸着し、この状態で対応する基板22上に配置するようにするとよい。なお基板22はステージ20上に適宜接着剤等によって固定するとよい。
なお、上記では1つの基板(計4個)に1つの半導体チップ(計4個)を実装したが、1つの基板22上に複数の半導体チップ18を実装する場合にも上記実装装置10を用いることができる。本発明において基板に複数の半導体チップを実装するとは、この両者を含む概念である。
本実施例では、ステージ20側を超音波実装装置30に構成している。
すなわち、ステージ20の両側に振動子12を取り付け、この振動子12を図示しない発振制御装置によって超音波振動させるのである。
そして、本実施例では、ステージ20に、超音波振動により生じる超音波振動の複数の最大振幅点の位置に対応して、基板22を配置するための凸部24を設けた。
この超音波振動の最大振幅点は、当然ながら1/2波長ごとに生じる。ステージ20の材質にもよるが、50kHz程度の振動数の場合、ほぼ20cm程度の波長となる。したがって、半波長は10cm程度となる。本実施の形態では、この超音波振動によってステージ20に生じる複数の最大振幅点の位置に凸部24を設けるのである。この最大振幅点の間隔は、用いる超音波の振動数によって変わる。
なお、凸部24は、複数設けるのであるが、振動の伝播する方向に必ずしも連続して設ける必要はなく、nλ/2(nは整数)の適宜の最大振幅点の位置に設ければよい。
すなわち、ステージ20の凸部24上に基板22を配置し、該各基板22上に半導体チップ18を配置し、半導体チップ18をツール26によって基板22側に押圧保持しつつ、ステージ20に振動子12から超音波振動を印加することによって、複数の基板22に半導体チップ18を同時にフリップチップ接続することができる。
基板22は凸部24上に適宜な接着剤によって固定するとよい。
また、半導体チップ18は、ツール26の対応位置に真空吸着して保持し、基板22上に、基板22の電極と半導体チップ18との電極とを位置合わせして半導体チップ18を配置するようにするとよい。
なお、上記では1つの基板(計4個)に1つの半導体チップ(計4個)を実装したが、1つの基板22上に複数の半導体チップ18を実装する場合にも上記実装装置10を用いることができる。
本実施例では、実施例2(図2)における実装装置において、ツール26の代わりに図1に示す実装装置を用いたものである。図1と、図2のものと同一の部材は同一の符号で示し、説明を省略する。
この実施例3で半導体チップ18を基板22上に超音波実装するには次のようにする。
すなわち、ステージ20の前記各凸部24上に基板22を配置し、該各基板22上に半導体チップ18を配置し、各半導体チップ18にホーン14の凸部16を当接させ、ステージ20およびホーン14に超音波振動を印加して複数の半導体チップ18を基板22に同時にフリップチップ接続するのである。
また、半導体チップ18は、ホーン14の凸部16に真空吸着して保持し、基板22上に、基板22の電極と半導体チップ18との電極とを位置合わせして半導体チップ18を配置するようにするとよい。
なお、上記では1つの基板(計4個)に1つの半導体チップ(計4個)を実装したが、1つの基板22上に複数の半導体チップ18を実装する場合にも上記実装装置10を用いることができる。
12 振動子
14 ホーン
16 凸部
18 半導体チップ
20 ステージ
22 基板
24 凸部
26 ツール
30 超音波実装装置
Claims (5)
- 半導体チップを基板に超音波接合する超音波実装方法において、
伝播する超音波振動により生じる、超音波振動の複数の最大振幅点に対応する位置にそれぞれ別個に凸部を設けたホーンを有する超音波実装装置を用い、ステージ上に、前記ホーンの凸部に対応する配列で基板を配置し、該基板上に複数の半導体チップを配置し、該半導体チップに前記ホーンの凸部を互いに接触させて超音波振動を印加することによって、該基板に同時に複数の半導体チップを接合することを特徴とする超音波実装方法。 - 超音波振動が伝播するホーンを有し、該ホーンを半導体チップに接触させ、超音波を印加することによって半導体チップを基板に超音波接合する超音波実装装置において、
前記ホーンに、超音波振動により生じる超音波振動の複数の最大振幅点に対応する位置にそれぞれ別個に、半導体チップに接触して超音波振動を印加し、前記基板に同時に複数の半導体チップを接合するための凸部を設けたことを特徴とする超音波実装装置。 - 半導体チップを基板に超音波接合する超音波実装方法において、
伝播する超音波振動により生じる、超音波振動の複数の最大振幅点に対応する位置にそれぞれ別個に凸部を設けたステージを有する超音波実装装置を用い、該ステージの前記凸部上に基板を配置し、該基板上に複数の半導体チップを配置し、半導体チップをツールによって押圧保持しつつ、前記ステージに超音波振動を印加することによって、基板に複数の半導体チップを同時に接合することを特徴とする超音波実装方法。 - ステージ上に複数の基板を配置し、該基板上に半導体チップを配置し、半導体チップをツールにより押圧保持しつつステージに超音波振動を印加する超音波実装装置であって、
前記ステージに、超音波振動により生じる超音波振動の複数の最大振幅点に対応する位置にそれぞれ別個に、前記基板に複数の半導体チップを同時に接合するための凸部を設けたことを特徴とする超音波実装装置。 - ステージ上に複数の基板を配置し、該基板上に半導体チップを配置し、半導体チップをツールにより押圧保持しつつステージに超音波振動を印加する超音波実装装置であって、
前記ステージに、超音波振動により生じる超音波振動の複数の最大振幅点に対応する位置にそれぞれ別個に、前記基板を配置するための凸部を設け、
前記ツールに、超音波振動により生じる超音波振動の複数の最大振幅点に対応する位置にそれぞれ別個に、半導体チップに接触して超音波振動を印加する凸部を有するホーンを用い、前記ステージおよび前記ホーンに超音波振動を印加して複数の半導体チップを基板に同時に接合することを特徴とする超音波実装装置。
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