(57)【要約】【課題】  フリップチップ実装における加熱効率の向上を安価に実現する。【解決手段】  回路基板の導体部分を発熱させる所定の電流を通電する通電工程と、前記発熱により加熱された前記回路基板の一面側にチップを圧着して接合する接合工程とを有する回路部品製造方法によれば、回路基板の導体部分、例えばグランド導体箔、内層パターン、接合対象の電極を発熱させる所定の電流を通電するので、回路基板に外部から伝熱する場合より効率よく電極を加熱できる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板の導体部分を発熱させる所定の電流を通電する通電工程と、
前記発熱により加熱された前記回路基板の一面側にチップを圧着して接合する接合工程とを有する回路部品製造方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記通電工程では、前記回路基板の第１の面側に設けられる導体部分に対し通電し、
前記接合工程では、前記回路基板の第２の面側に前記チップを接合することを特徴とする回路部品製造方法。
【請求項３】
請求項１において、
前記通電工程では、前記回路基板の第１の面側または内部に設けられる導体部分に前記回路基板の第２の面側からスルーホールを介して通電し、
前記接合工程では、前記回路基板の第１の面側に前記チップを接合することを特徴とする回路部品製造方法。
【請求項４】
請求項１において、
前記通電工程では、前記回路基板の第１の面側に設けられる導体部分に通電し、
前記接合工程では、前記第１の面側の前記導体部分に前記チップを接合することを特徴とする回路部品製造方法。  
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の回路部品製造方法により接合される回路基板とチップとを有する回路部品。
【請求項６】
回路基板の導体部分を発熱させる所定の電流を通電する通電手段と、
前記発熱により加熱された前記回路基板の一面側にチップを圧着して接合する接合治具とを有する回路部品製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路基板にチップを接合する回路部品製造方法に関し、加熱した回路基板にチップを圧着して接合する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子回路部品の高密度実装技術の１つとして、回路基板の電極に半導体集積回路（チップ）を積載し、回路基板の導体部分とチップの突起電極（バンプ）を接合するフリップチップ実装が知られている。特許文献１には、かかるフリップチップ実装により回路基板とチップとを接合する回路部品製造装置の例が記載されている。
【０００３】
フリップチップ実装における接合方式の例として、回路基板の電極とチップのバンプとを圧着させるとともに超音波振動により回路基板の電極とチップのバンプとで金属結合を生じさせ、回路基板の電極とチップのバンプを接合する接合方式が知られている。この接合方式では、接合面を所定の温度（７０〜８０℃）に加熱することで金属間結合が活性化され、接合を安定させることができる。よって、生産性を向上させるために、接合の際に回路基板を載置する載置台に電熱ヒータを備え、この電熱ヒータにより回路基板に伝熱することでその電極を加熱し、接合時間を短縮する方法が提案されている。
【特許文献１】特開２００７−２４５４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、回路基板ごと加熱する上記の方法では、回路基板の伝熱効率により加熱効率が制限される。この点、製造ラインにおいて接合用の載置台のほかに予備加熱用の載置台を設け、接合に先立ち回路基板を予備加熱することで生産性を向上させる方法も提案されているが、この方法では複数の載置台を設けるためのスペースの確保や追加的コストの発生といった問題が生じる。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、加熱効率の向上を安価に実現できる回路部品製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の側面によれば、回路基板の導体部分を発熱させる所定の電流を通電する通電工程と、前記発熱により加熱された前記回路基板の一面側にチップを圧着して接合する接合工程とを有する回路部品製造方法が提供される。
【０００７】
上記側面の好ましい態様によれば、前記通電工程では、前記回路基板の第１の面側に設けられる導体部分（グランド導体箔）に対し通電し、前記接合工程では、前記回路基板の第２の面側に前記チップを接合することを特徴とする。
【０００８】
上記側面の別の好ましい態様によれば、前記通電工程では、前記回路基板の第１の面側または内部に設けられる導体部分（電極または内層パターン）に前記回路基板の第２の面側からスルーホールを介して通電し、前記接合工程では、前記回路基板の第１の面側に前記チップを接合することを特徴とする。
【０００９】
上記側面のさらに別の好ましい態様によれば、前記通電工程では、前記回路基板の第１の面側に設けられる導体部分（電極）に通電し、前記接合工程では、前記第１の面側の前記導体部分（電極）に前記チップを接合することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
上記側面によれば、回路基板の導体部分を発熱させる所定の電流を通電するので、回路基板に外部から伝熱する場合より効率よく電極を加熱できる。
【００１１】
すなわち上記の好ましい態様によれば、前記通電工程では、前記回路基板の第１の面側に設けられる導体部分（グランド導体箔）に対し通電し、前記接合工程では、前記回路基板の第２の面側に前記チップを接合するので、グランド導体箔に載置台の電熱ヒータから伝熱して電極を加熱する場合より効率よく電極を加熱できる。
【００１２】
また上記の別の好ましい態様によれば、前記通電工程では、前記回路基板の第１の面側または内部に設けられる導体部分（電極または内層パターン）にスルーホールを介して通電するので、加熱効率を向上できる。特に、内層パターンに通電する場合には、回路基板を一面側から加熱する場合より均等に加熱できる。よって、回路基板の変形を抑制し、接合精度や接合信頼性の低下を防止できる。
【００１３】
さらに上記の別の好ましい態様によれば、前記通電工程では、前記回路基板の第１の面側に設けられる導体部分（電極）に通電し、前記接合工程では、前記第１の面側の前記導体部分（電極）に前記チップを接合するので、直接的かつ局所的に電極を加熱できる。よって、加熱効率を向上できるとともに、回路基板全体に対する加熱を最小限に抑えることで回路基板の膨張を抑制し、接合精度や接合信頼性の低下を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面にしたがって本発明の実施の形態について説明する。但し、本発明の技術的範囲はこれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。
【００１５】
図１は、本実施形態における回路部品製造装置の全体構成を説明する図である。この回路部品製造装置１０は、樹脂基板上やその内部に例えば銅、金などの導体箔による配線パターンや電極３６（すなわち導体部分）が形成された回路基板３４上に、例えば金などの突起電極（バンプ）３２を有する半導体集積回路（チップ）３０を積載し、回路基板３４の電極３６とチップ３０のバンプ３２とを接合することで、いわゆるフリップチップ構造の回路部品を製造する回路部品製造装置である。ここで回路部品には、例えばミリ波レーダやデジタル放送の送受信機に用いる高周波回路、オーディオ機器やマイクロコンピュータなどの演算処理回路などが含まれる。
【００１６】
この回路部品製造装置１０は、回路基板３４を載置する載置台２６と、載置された回路基板３４を撮像する撮像部２２と、チップ３０を回路基板３４表面に対向させて例えば真空吸着により保持する保持部２０と、保持部２０の位置を水平方向及び垂直方向に移動させるモータなどの駆動機構と保持部２０の移動量を検出するリニアエンコーダなどの検知器を備えた駆動部１４とを有する。回路部品製造装置１０はさらに、撮像部２２が撮像した回路基板３４の撮像画像に基づき載置台２６上の電極３６の位置を検出し、検出した電極３６の位置にチップ３０のバンプ３２を位置あわせするように保持部２０の駆動量を導出して駆動部１４に指示する制御部１２とを有する。制御部１２は、一例としてマイクロコンピュータで構成される。
【００１７】
保持部２０には圧力センサ１６が備えられ、圧力センサ１６はチップ３０のバンプ３２が回路基板３４の電極３６に接触したときの圧力を検知して制御部１２に検知信号を出力する。また、保持部２０には超音波振動を生成する振動子を有する接合治具１８が備えられる。
【００１８】
上記の回路部品製造装置１０では、図示されない搬送機構や手動により載置台２６の接合冶具１８と対向する所定位置に回路基板３４が搬送されると、回路基板３４は載置台２６上に位置決めされて載置され、例えば真空吸着により固定される。
【００１９】
制御部１２は、回路基板３４の電極３６の位置を検出すると、駆動部１４により保持部２０の位置を微調節しながらチップ３０のバンプ３２を回路基板３４の電極３６に位置合わせして密着させる。そして、圧力センサ１６からの検知信号によりチップ３０のバンプ３２にかかる圧力を検出しながら、所定の圧力を加圧する。それとともに、制御部１２は、接合治具１８を駆動する指示信号を出力してチップ３０に超音波振動を加えさせる。このようにして回路基板３４の電極３６とチップ３０のバンプ３２との接合面において金属結合を生じさせ、回路基板３４の電極３６とチップ３０のバンプ３２とを圧着して接合する。
【００２０】
なお、図示しない操作入力部から作業者による操作入力を制御部１２に入力する構成として、制御部１２は入力に応答して上記制御動作を実行してもよい。
【００２１】
さらに本実施形態では、載置台２６に通電手段２８を設け、通電手段２８が電源から取得した所定量の電流を回路基板３４の導体箔や電極３６などの導体部分に通電してこれにジュール熱を発熱させる。これにより電極３６を所定温度（７０〜８０℃）まで加熱し、接合面における金属結合を活性化する。そうすることで、接合時間を短縮できる。また、これに加え、接合治具１８に電熱ヒータなどの発熱手段を設け、チップ３０を加熱することで金属結合をさらに活性化させてもよい。
【００２２】
上記手段によれば、回路基板３４の導体部分を発熱体として用いることで、載置台２６に電熱ヒータを設けて電熱ヒータにより回路基板３４外部から伝熱する場合より電極３６を効率よく加熱できる。よって、予備加熱用の載置台を設けることなく、追加的コストを要さずに電極の加熱効率を向上できる。
【００２３】
ここで、上記の回路部品製造装置１０による回路部品製造工程を説明する。
【００２４】
図２は、回路部品製造工程を説明するフローチャート図である。まず、予めプラスマ洗浄などにより電極３６の接合面が洗浄された回路基板３４が搬送され、載置台２６の所定位置に載置される（Ｓ２）。そして、通電手段２８により回路基板３４の電極３６に通電してこれを加熱する通電工程が実行される（Ｓ４）。そして、保持部２０に保持されたチップ３０が回路基板３４の電極３６に位置合わせされると（Ｓ６）、接合治具１８がチップを圧着接合する接合工程が実行され（Ｓ８）、回路部品の製造工程が終了する。なお、接合された回路部品には接合部分の剥離を防止するアンダーフィル剤が充填され、冷却される。
【００２５】
以下の説明では、載置台２６に設けられる通電手段２８の構成に応じた実施例を説明する。図３〜図５の各図は、回路部品製造装置１０の載置台２６と回路基板３４の断面図を概略的に示す。
【００２６】
図３は、第１の実施例を説明する図である。第１の実施例は、回路基板３４が裏面にグランド導体箔３４ａを有する場合に好適な通電手段２８の構成を示す。すなわち、載置台２６には、回路基板３４が所定位置に載置されたときにグランド導体箔３４ａに接触する位置に通電端子２８ａが備えられる。よって、この通電端子２８ａが通電手段２８に対応する。
【００２７】
ここでは、通電手段２８は、回路基板３４の裏面に設けられるグランド導体箔３４ａに対し通電してこれを発熱させ、回路基板３４の表面に設けられる電極３６を加熱する。そうすることで電極３６を所定温度まで上昇させ、圧着接合を行うときの金属結合を活性化できる。
【００２８】
この場合、グランド導体箔３４ａ自体を発熱させることで電極３６を加熱するので、グランド導体箔３４ａを載置台２６の電熱ヒータにより外部から加熱して電極３６に伝熱する従来の方法より効率よく電極３６を加熱できる。
【００２９】
図４は、第２の実施例を説明する図である。第２の実施例は、回路基板３４が内層パターン３４ｂを有し、電極３６と内層パターン３４ｂとがスルーホール３４ｃにより接続される場合に好適な通電手段２８の構成を示す。すなわち、載置台２６には、回路基板３４が所定位置に載置されたときにスルーホール３４ｃに接触する位置に通電端子２８ａが備えられる。よって、この通電端子２８ａが通電手段２８に対応する。
【００３０】
かかる構成において、通電手段２８は、スルーホール３４ｃを介して回路基板３４の電極３６に通電することでこれを発熱させる。あるいは、通電手段２８は、スルーホール３４ｃを介して内層パターン３４ｂに通電することでこれを発熱させ、電極３６を加熱する。そうすることで、圧着接合を行うときの金属結合を活性化できる。
【００３１】
第２の実施例では、まず電極３６に発熱させる場合には、電極３６に自己加熱させることで加熱効率を向上させることができる。
【００３２】
また、内層パターン３４ｂに発熱させる場合には、回路基板３４を載置台２６の電熱ヒータにより加熱して電極３６に伝熱する従来の方法より効率よく電極３６を加熱できることに加え、回路基板３４を均等に加熱できるので、回路基板３４の変形（反り）を抑制できる。加熱による反りが生じると、回路基板３４上の電極３６とチップ３０のバンプ３２との位置が微妙にずれて接合精度が低下したり、接合後に回路基板３４が冷却されるときの応力により接合面の剥離が生じ、接合信頼性が低下したりという問題が生じるが、回路基板３４の反りを抑制することで、かかる問題を防止できる。よって、回路基板３４に比較的安価な樹脂基板を用いることができ、加熱による反りの程度が小さいが高価なセラミックなどの材質を用いなくても、接合精度や接合信頼性の低下を防止できる。
【００３３】
図５は、第３の実施例を説明する図である。第３の実施例では、載置台２６には、回路基板３４が所定位置に載置されたときに回路基板３４の表面に備えられた電極３６に接触する位置に通電端子２８ａが備えられる。よって、この通電端子２８ａが通電手段２８に対応する。
【００３４】
かかる構成において、通電手段２８は、回路基板３４の電極３６に通電することでこれを発熱させて自己加熱させる。そうすることで、接合を行うときの金属結合を活性化できる。
【００３５】
第３の実施例では、第１、第２の実施例より狭い範囲に通電することで電極３６を加熱する。よって、電極３６の加熱効率をさらに向上させることができる。それとともに、回路基板３４全体に対する加熱をさらに抑えることができ、回路基板３４の膨張を抑制できる。よって、回路基板３４が加熱により膨張することで接合精度や接合信頼性が低下することを防止できる。
【００３６】
上述した第１〜第３の実施例によれば、電極３６の加熱時間を短縮することで加熱効率を向上できる。また、第１〜第３の実施例におけるさらなる作用効果として、消費電力の低減が可能となる。すなわち、載置台２６に内蔵した電熱ヒータに発熱させて回路基板３４ごと加熱する従来技術における電熱ヒータの消費電力と比べると、上述の実施例において回路基板３４の導体部分を発熱させるのに必要な電力の方が小さい。このように消費電力を削減することで、製造コストを低減できる。
【００３７】
なお、載置台２６に、回路基板３４表面の電極３６を局所的に外部から加熱する電熱ヒータ４０を設けた場合（図６）と比べても、第３の実施例のように電極３６自らを局所的に発熱させることでこれを自己加熱させる方が、消費電力を小さく抑えることができる。
【００３８】
なお、上述の説明及び図面に示した通電端子の配置や数は一例であって、上述の例に限られない。
【００３９】
以上説明したとおり、本発明にかかる回路部品製造装置は、回路基板の導体部分を発熱させる電流を通電する通電手段を有するので、予備加熱手段にかかる追加的コストを要さずに電極の加熱効率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本実施形態における回路部品製造装置の全体構成を説明する図である。
【図２】回路部品製造工程を説明するフローチャート図である。
【図３】第１の実施例を説明する図である。
【図４】第２の実施例を説明する図である。
【図５】第３の実施例を説明する図である。
【図６】載置台２６に電熱ヒータ４０を備えた場合の構成を説明する図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０：回路部品製造装置、１８：接合治具、２６：載置台、２８：通電手段、２８ａ：通電端子、３０：チップ、３２：バンプ、３４：回路基板、３４ａ：グランド導体箔、３４ｂ：内層パターン、３４ｃ：スルーホール、３６：電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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