JPH0758149A - チップ部品の実装方法 - Google Patents

チップ部品の実装方法

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JPH0758149A
JPH0758149A JP5199411A JP19941193A JPH0758149A JP H0758149 A JPH0758149 A JP H0758149A JP 5199411 A JP5199411 A JP 5199411A JP 19941193 A JP19941193 A JP 19941193A JP H0758149 A JPH0758149 A JP H0758149A
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JP
Japan
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optical element
solder bump
bumps
sub
solder
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JP5199411A
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English (en)
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Junichi Sasaki
純一 佐々木
Masataka Ito
正▲隆▼ 伊藤
Hiroshi Honmo
宏 本望
Yoshinobu Kanayama
義信 金山
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L24/81Methods 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
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4219Mechanical fixtures for holding or positioning the elements relative to each other in the couplings; Alignment methods for the elements, e.g. measuring or observing methods especially used therefor
    • G02B6/4228Passive alignment, i.e. without a detection of the degree of coupling or the position of the elements
    • G02B6/4232Passive alignment, i.e. without a detection of the degree of coupling or the position of the elements using the surface tension of fluid solder to align the elements, e.g. solder bump techniques
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • H01L2924/10Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11Device type
    • H01L2924/12Passive devices, e.g. 2 terminal devices
    • H01L2924/1204Optical Diode
    • H01L2924/12041LED

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】はんだバンプのリフローによる光素子のセルフ
アライメント実装において、光素子を高精度に位置決め
する。 【構成】光素子実装用サブ基盤1に設けたサブ基板側電
極パッド2上にAuSnはんだバンプ3を形成し、これ
に光素子側電極パッド4を設けた発光ダイオードチップ
5を載せる(分図a)。次に、加熱ステージ6により光
素子実装用サブ基板1を加熱してAuSnはんだバンプ
3を溶融し、光素子実装用サブ基板1と発光ダイオード
チップ5に荷重を加えるとAuSnはんだバンプ3が変
形し、はんだバンプ表面の酸化膜が分断破壊される(分
図b)。これにより、セルフアライメントに必要な溶融
はんだの表面張力が得られ(分図c)、発光ダイオード
チップ5が高精度に位置決めされる(分図d)。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、チップ部品の実装方法
に関し、特に光通信,電送装置に用いられる光素子をリ
フローによりサブ基板に接合する実装方法に関する。
【0002】
【従来の技術】光通信はこれまで主に幹線系の伝送に実
用化されていたが、近年、加入者系伝送や民生機器等へ
の広範な普及の兆しがある。これに応じて加入者向けの
光伝送用モジュールの開発において、小型化,低コスト
化,薄型化が進められている。これらを実現するための
技術として、光伝送用モジュールのパッケージングにお
いて、光素子をサブ基板にフリップチップ接合する方法
が有効である。
【0003】フリップチップ接合は、素子とサブ基板と
を微小のバンプを介して接合する方法であり、モジュー
ルの小型化が可能である。このフリップチップ接合は、
バンプをリフロー時に溶融したバンプの表面張力に起因
するセルフアライメント効果によって、高精度の接合位
置精度が得られるという特徴がある。
【0004】この効果を利用することにより、光素子と
光導波路,光ファイバー等の光部品との光軸の無調整化
が可能であり、モジュールの実装コストの低減、さらに
はモジュールの低コスト化をはかることができる。ま
た、これらの特徴を利用して光素子のフリップチップ実
装が行われている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】バンプのセルフアライ
メント効果を利用して光素子の高精度位置決めを行うに
は、セルフアライメントに必要な溶融はんだの表面張力
が十分に得られることが重要である。光素子実装用サブ
基板にバンプを、光素子に電極パッドをそれぞれ設け、
セルフアライメント接合を行う場合、表面張力を得て光
素子を高精度に規定の接合位置に引き寄せるには、溶融
したバンプが光素子側の電極パッドに十分に濡れ広がる
ことが重要である。
【0006】この“濡れ”を確保するには、はんだバン
プの表面に存在する酸化膜を除去または破壊し、光素子
側の電極パッドに新鮮な溶融はんだを接触させる必要が
ある。これに対して、図2に示したように、溶融したは
んだバンプの酸化膜8の除去または破壊が不十分である
と、溶融はんだが電極に濡れ広がらず、セルフアライメ
ント効果が十分に得られない。
【0007】このように接合精度は、はんだバンプの表
面酸化状態に左右されるため、従来の技術では、はんだ
バンプの酸化の度合いが大きい場合には精度が得られな
いという欠点がある。
【0008】また、このような酸化膜を除去するための
方法として、フラックスを用いる方法も考えられるが、
光素子の実装の場合には、フラックスの活性作用によっ
て長期信頼性が低下するため、光素子のセルフアライメ
ント接合はフラックスレスで行う必要がある。
【0009】さらに、特開平2−256297号公報に
開示されたように、溶融したはんだバンプに超音波を印
加することによって酸化膜の破壊をはかる方法もある
が、光素子を実装する場合には、超音波によって光素子
が損傷を受けやすいという欠点がある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、チップ部品お
よびこのチップ部品を実装するサブ基板の少なくともい
ずれか一方に形成するはんだバンプをリフローにより前
記チップ部品と前記サブ基板とを接合するとともに、前
記はんだバンプのセルフアライメント効果により前記チ
ップ部品を位置決めするチップ部品の実装方法におい
て、前記リフロー時に前記チップ部品に荷重を加えて変
形させ、前記はんだバンプ表面の酸化膜を破壊する工程
を付加することを特徴とする。
【0011】
【作用】リフロー時に光素子に荷重を与えると、はんだ
バンプは変形し、はんだバンプの高さが減少すると同時
に、はんだバンプの表面積が変化する。ここで、はんだ
バンプの高さの減少量と表面積との相関を求めるため
に、図3に示すようなモデルを用いて解析する。
【0012】まず、図3に示すように、はんだバンプ形
状は、はんだバンプの表面積が最小となる球を平面で切
りとった形状とすると、はんだバンプの断面プロファイ
ル曲線は次のように仮定できる。
【0013】
【0014】ここで、rは球面の曲率半径、bは球面の
中心となる点のz座標である。このプロファイルによる
はんだバンプの体積は電極パッド半径をrp とすると、
【0015】
【0016】と表される。(2),(3)式より、
(1)式で仮定したはんだバンプのプロファイルはV,
hおよびrp を用いて、次式のように表せる。
【0017】
【0018】はんだバンプが光素子側電極パッドに接触
している部分の円の半径rc は(4)式にz=hを代入
して、次式のように求められる。
【0019】
【0020】よって、はんだバンプの表面積は次式によ
り求めることができる。
【0021】
【0022】(6)式において、はんだバンプ体積Vを
電極パッド半径rp とをそれぞれV=1237000μ
,r=75μmとしたときの、はんだバンプの高
さhと表面積Sとの相関を求めた解析結果を図4に示
す。この図から判るように、はんだバンプ溶融時に光素
子に荷重を印加し、はんだバンプ高さを減少させること
によって、はんだバンプ表面積は増加する。これによ
り、はんだバンプ表面の酸化膜が分断破壊され、溶融は
んだの新鮮面が拡大するため、溶融はんだが光素子側の
電極パッドに対して十分に濡れるとともに、セルフアラ
イメントに必要な溶融はんだの表面張力が得られる。
【0023】従って、高精度なセルフアライメント接合
が実現できる。また、はんだバンプ高さ減少量が大きい
ほど表面積の増加の割合は大きくなり、酸化膜破壊の効
果も大きくなる。
【0024】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。なお、本実施例では、チップ部品として、特に光通
信,伝送装置等に用いられる光素子をサブ基板に接合す
る場合を例に挙げて説明する。
【0025】図1は、本発明の一実施例を実現する光素
子のセルフアライメント接合による工程を示す図であ
り、具体的には面発光型の発光ダイオードチップをAu
Sn共晶合金はんだバンプを介して実装用のサブ基板に
セルフアライメント接合する工程を示している。
【0026】まず、AuSnはんだバンプ3をSi製サ
ブ基板1上に設けられたAu電極パッド2上にプレス打
ち抜き法で形成する。プレス打ち抜き法によるバンプの
形成方法は、図5に示すように、微小なポンチ51とダ
イ52とを用いてAuSn共晶合金箔53を打ち抜き、
そのままサブ基板1上の所望の位置にAuSn打ち抜き
型54を仮固定する。
【0027】次に、これにフラックス55を塗布し、加
熱ステージ6を用いてAuSn共晶合金の融点である2
80℃よりも高く300℃程度にまで加熱し、ウェット
バック、すなわちAuSn打ち抜き片54を電極バッド
2上で溶融することによってAuSnはんだバンプ3を
形成する。
【0028】ここで、ポンチの直径は140μm、ダイ
の内径は150μm、AuSn箔の厚さは70μmと
し、電極パッド2は直径150μmとする。この条件に
より、ウェットバック後のAuSnはんだバンプ3は高
さ約80μmとなる。また、AuSnはんだバンプの個
数,形成位置,間隔等は接合する発光ダイオードチップ
の寸法や形状に適したものとする。
【0029】次に、図1(a)に示すように、AuSn
はんだバンプに発光ダイオードチップ5を仮搭載する。
このとき、仮搭載位置のずれ量は正規の位置から10μ
m以内とする。これを図1(b)に示すように加熱ステ
ージ6上で加熱し、AuSnはんだバンプ3をリフロー
するとともに、図中、上方から加圧治具7を用いて荷重
を加えると、与えた荷重および発光ダイオードチップ5
自身の重量によりAuSnはんだバンプ3が溶融し、変
形することによりAuSnはんだバンプ3表面の酸化膜
8が破壊される。これにより光素子側電極パッド4に濡
れ広がる。
【0030】最後に、図1(c)に示すように荷重を除
去すると、溶融したAuSnはんだバンプ3のセルフア
ライメント作用によって発光ダイオードチップ5が正規
の実装位置に引き寄せられ、図1(d)に示すように高
精度に接合される。
【0031】なお、以上に述べた本発明の実施例におい
て、バンプの形成方法としてプレス打ち抜き法を用いた
が、蒸着,スパッタリング,メッキ等,他のバンプ形成
方法を用いてもよく、はんだバンプ材料としてPbSn
等、AuSn以外の材料、また、基板材料としてSi以
外の材料を用いてもよい。
【0032】加熱手段としては加熱ステージを用いた
が、赤外線加熱装置等の放射加熱や高温ガスの対流によ
る方法など、他の加熱手段を用いてもよい。また、はん
だバンプ溶融時に加圧ツールを発光ダイオードチップに
溶融させることにより、溶融したはんだが固化するのを
加圧治具を加熱することによって防ぐことができる。
【0033】さらに、加熱された加圧ツールをはんだバ
ンプ溶融のための加熱手段としてもよく、酸化防止のた
めに窒素や他の非酸化性ガス,水素等の還元性ガス雰囲
気、もしくは真空リフロー等を用いてもよい。また、光
素子として発光ダイオードを例に挙げたが、本発明は半
導体レーザやフォトダイオードと光ファイバや光導波路
との光結合にも応用可能である。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、光素子の
セルフアライメント接合において、はんだバンプに荷重
を加えてはんだバンプ表面の酸化膜を破壊することによ
り、リフロー時に溶融したはんだの光素子に設けた電極
パッドに対する濡れが十分に確保できるため、光素子の
セルフアライメント接合に必要な溶融はんだの表面張力
が得られ、光素子が高精度に位置決めされるという効果
を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を実現する光素子のセルフア
ライメント接合の工程を示す図である。
【図2】従来のセルフアライメント接合において、はん
だバンプ表面の酸化膜破壊が不十分な状態を示す図であ
る。
【図3】はんだバンプの変形量とはんだバンプの表面積
との相関を求めるためのモデルを示す図である。
【図4】光素子に加える荷重によるはんだバンプの高さ
とはんだバンプの表面積との相関を示す図である。
【図5】プレス打ち抜き法によりはんだバンプを形成す
る工程を示す図である。
【符号の説明】
1 光素子実装用サブ基板 2 サブ基板側電極パッド 3 AuSnはんだバンプ 4 光素子側電極パッド 5 発光ダイオードチップ 6 加熱ステージ 7 加圧治具 8 酸化膜 51 ポンチ 52 ダイ 53 AuSn箔 54 AuSn打ち抜き片 55 フラックス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金山 義信 東京都港区芝五丁目7番1号 日本電気株 式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 チップ部品およびこのチップ部品を実装
    するサブ基板の少なくともいずれか一方に形成するはん
    だバンプをリフローにより前記チップ部品と前記サブ基
    板とを接合するとともに、前記はんだバンプのセルフア
    ライメント効果により前記チップ部品を位置決めするチ
    ップ部品の実装方法において、前記リフロー時に前記チ
    ップ部品に荷重を加えて変形させ、前記はんだバンプ表
    面の酸化膜を破壊する工程を付加することを特徴とする
    チップ部品の実装方法。
JP5199411A 1993-08-11 1993-08-11 チップ部品の実装方法 Pending JPH0758149A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997002596A1 (fr) * 1995-06-30 1997-01-23 Kabushiki Kaisha Toshiba Composant electronique et son procede de fabrication
JPH1056039A (ja) * 1996-08-08 1998-02-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd バンプ付きワークのボンディング方法
JP2009010430A (ja) * 2008-10-15 2009-01-15 Renesas Technology Corp 半導体素子の実装方法
JP2011077193A (ja) * 2009-09-29 2011-04-14 Toshiba Corp 半導体装置の製造方法
US8403202B1 (en) * 2012-03-30 2013-03-26 Hon Hai Precision Industry Co., Ltd. Method for soldering surface mounting LED to circuit board

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6356922A (ja) * 1986-08-28 1988-03-11 Yokogawa Electric Corp Icチツプの基板への取付け方法
JPH03241755A (ja) * 1990-02-19 1991-10-28 Hitachi Ltd 電子回路装置の製造方法
JPH03276750A (ja) * 1990-03-27 1991-12-06 Nec Corp ハイブリッド素子及びその製造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6356922A (ja) * 1986-08-28 1988-03-11 Yokogawa Electric Corp Icチツプの基板への取付け方法
JPH03241755A (ja) * 1990-02-19 1991-10-28 Hitachi Ltd 電子回路装置の製造方法
JPH03276750A (ja) * 1990-03-27 1991-12-06 Nec Corp ハイブリッド素子及びその製造方法

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997002596A1 (fr) * 1995-06-30 1997-01-23 Kabushiki Kaisha Toshiba Composant electronique et son procede de fabrication
US6262513B1 (en) 1995-06-30 2001-07-17 Kabushiki Kaisha Toshiba Electronic component and method of production thereof
US6628043B2 (en) 1995-06-30 2003-09-30 Kabushiki Kaisha Toshiba Electronic component and method of production thereof
US6754950B2 (en) 1995-06-30 2004-06-29 Kabushiki Kaisha Toshiba Electronic component and method of production thereof
JPH1056039A (ja) * 1996-08-08 1998-02-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd バンプ付きワークのボンディング方法
JP2009010430A (ja) * 2008-10-15 2009-01-15 Renesas Technology Corp 半導体素子の実装方法
JP2011077193A (ja) * 2009-09-29 2011-04-14 Toshiba Corp 半導体装置の製造方法
US8403202B1 (en) * 2012-03-30 2013-03-26 Hon Hai Precision Industry Co., Ltd. Method for soldering surface mounting LED to circuit board

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19960521