(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボンディングツールに設けられた接合作用面によって電子部品をワークに押圧して超音波振動を印加することにより前記電子部品をボンディングする超音波ボンディング方法であって、前記接合作用面を電子部品に当接させて電子部品をワーク保持部に保持されたワークにボンディングするボンディング工程と、研磨部に設けられた研磨面に対して前記接合作用面を相対的に押圧・摺動することにより接合作用面を研磨する研磨工程と、研磨後の前記接合作用面を洗浄部に設けられた容器内の洗浄液に浸漬した状態でボンディングツールに超音波振動を付与することにより前記接合作用面を超音波洗浄する洗浄工程とを含み、前記ボンディング工程を反復実行する過程において、所定インターバルで前記研磨工程、洗浄工程を実行し、且つ前記洗浄工程の後に、前記接合作用面が洗浄液に浸漬していない状態でボンディングツールに超音波振動を付与することにより前記接合作用面の液切り・乾燥を行うことを特徴とする超音波ボンディング方法。
【請求項２】
前記液切り・乾燥を、洗浄液が排出された前記容器内で行うことを特徴とする請求項１記載の超音波ボンディング方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品を基板などのワークに超音波振動によりボンディングする超音波ボンディング方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
バンプ付電子部品などの電子部品を基板などのワークにボンディングする方法として超音波圧接を用いる方法が知られている。この方法は、電子部品に当接して超音波振動を印加する接合作用面を備えたボンディングツールを電子部品に当接させ、電子部品のバンプを基板に押圧しながら超音波振動を印加し、バンプと基板の電極などの接合面を相互に摩擦させてボンディングするものである。このボンディング過程において良好な接合品質を確保するためには、接合作用面を介して電子部品に押圧荷重や超音波振動が安定した状態で伝達されることが必要である。
【０００３】
ところが、接合作用面には荷重と超音波振動が繰り返し伝達されるため、ボンディング作業を反復して実行する過程において接合作用面は徐々に摩耗して面状態が劣化し、安定した荷重・振動伝達が行われないようになる。このため、同一のボンディングツールを所定時間使用した後には、接合作用面を研磨することにより面状態を修正することが行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記研磨作業後には、接合作用面には研磨滓などの異物が付着したままの状態となるため、これらの異物を除去する洗浄を行わなければならない。この洗浄は、接合作用面に設けられた部品吸着用の真空吸着孔の内部に入り込んだ微細異物などを対象として行われることから、単純な拭き取りなどの方法では所要の洗浄度を確保することができず、従来より作業者が状態を確認しながら人手によって異物除去を行っていた。このため、ボンディング過程において所定のインターバルで行われる研磨作業および洗浄作業を自動化することが困難で、生産性の向上が阻害されるという問題点があった。
【０００５】
そこで本発明は、ボンディングツールの研磨・洗浄作業を自動化して生産性を向上させることができる超音波ボンディング方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の超音波ボンディング方法は、ボンディングツールに設けられた接合作用面によって電子部品をワークに押圧して超音波振動を印加することにより前記電子部品をボンディングする超音波ボンディング方法であって、前記接合作用面を電子部品に当接させて電子部品をワーク保持部に保持されたワークにボンディングするボンディング工程と、研磨部に設けられた研磨面に対して前記接合作用面を相対的に押圧・摺動することにより接合作用面を研磨する研磨工程と、研磨後の前記接合作用面を洗浄部に設けられた容器内の洗浄液に浸漬した状態でボンディングツールに超音波振動を付与することにより前記接合作用面を超音波洗浄する洗浄工程とを含み、前記ボンディング工程を反復実行する過程において、所定インターバルで前記研磨工程、洗浄工程を実行し、且つ前記洗浄工程の後に、前記接合作用面が洗浄液に浸漬していない状態でボンディングツールに超音波振動を付与することにより前記接合作用面の液切り・乾燥を行う。
【００１０】
請求項２記載の超音波ボンディング方法は、請求項１記載の超音波ボンディング方法であって、前記液切り・乾燥を、洗浄液が排出された前記容器内で行う。
【００１１】
本発明によれば、研磨部に設けられた研磨面に対してボンディングツールの接合作用面を相対的に押圧・摺動することにより接合作用面を研磨し、研磨後の接合作用面を洗浄部に設けられた容器内の洗浄液に浸漬した状態でボンディングツールに超音波振動を印加して接合作用面を超音波洗浄することにより、接合作用部の研磨後の洗浄を自動化して、生産性を向上させることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の超音波ボンディング装置の斜視図、図２（ａ）は本発明の一実施の形態の超音波ボンディング装置の研磨部の断面図、図２（ｂ）は本発明の一実施の形態の超音波ボンディング装置の洗浄部の断面図、図３は本発明の一実施の形態の超音波ボンディング装置におけるボンディングツールの研磨作業の説明図、図４は本発明の一実施の形態の超音波ボンディング装置におけるボンディングツールの洗浄作業の説明図である。
【００１３】
まず図１を参照して超音波ボンディング装置について説明する。図１において移動テーブル１上にはワーク保持部２が装着されており、ワーク保持部２はワークである基板３を保持する。ワーク保持部の一方の側方には部品供給部４が配置されており、部品供給部４はボンディング対象の電子部品５を多数収納している。
【００１４】
ワーク保持部２の上方には、ボンディング部８が配設されている。ボンディング部８は、昇降・押圧機構９ａによって駆動される昇降ブロック９の下面に、ボンディングツール１０を装着した構成となっている。昇降・押圧機構９ａを駆動することにより、ボンディングツール１０は移動テーブル１の上方で昇降動作を行うとともに、ボンディングツール１０を所定荷重で下方のワーク保持部２に対して押圧する。
【００１５】
ボンディングツール１０の下面には、ボンディング対象の電子部品５に当接して超音波振動を伝達する接合作用面１０ｂ（図３（ｂ）参照）を有する接合作用部１０ａが突設されている。またボンディングツール１０の一端部には、超音波振動子１１（振動付与手段）が装着されており、超音波振動子１１を駆動することにより、ボンディングツール１０には超音波振動が付与される。
【００１６】
移動テーブル１を駆動して部品供給部４をボンディング部８の下方に位置させた状態で、昇降・押圧機構９ａを駆動してボンディングツール１０を下降させることにより、接合作用部１０ａは電子部品５の上面に当接する。そして吸着孔１０ｃ（図３（ｂ）参照）から真空吸引することにより、電子部品５を接合作用部１０ａによって吸着保持する。
【００１７】
そしてボンディングツール１０を上昇させ、次いでワーク保持部２をボンディング部８の下方に移動させ、ボンディングツール１０を再度下降させることにより、接合作用部１０ａに保持された電子部品５は、基板３上に着地する。この状態で、電子部品５をボンディングツール１０によって基板３に対して押圧するとともに、超音波振動子１１を駆動することにより、電子部品５は基板３に荷重と超音波振動によってボンディングされる。
【００１８】
またワーク保持部２の他方の側方には、研磨部６および洗浄部７が配設されている。図２（ａ）に示すように、研磨部６は保持部材６ａの上面に平滑な研磨面を有する研磨部材６ｂを装着した構成となっており、ボンディングツール１０の接合作用面１０ｂをこの研磨面に対して相対的に押圧・摺動することにより、接合作用面１０ｂを研磨する。
【００１９】
洗浄部７は、図２（ｂ）に示すように、２重の容器７ａ，７ｂを備えており、内側の容器７ｂは、研磨部６によって研磨された後の接合作用面１０ｂを超音波により洗浄するための洗浄液を収容する。外側の容器７ａは、容器７ｂからオーバフローした洗浄液を収容する。
【００２０】
この洗浄液の供給・排出系について説明する。図２（ｂ）に示すように、洗浄部７の上方には、洗浄液１３を貯溜する給液タンク１２が配設されており、給液タンク１２の下方には開閉バルブ１５を備えた給液管１４が接続されている。給液管１４の吐出口１４ａは容器７ｂの上方に開口しており、開閉バルブ１５を開放することにより、洗浄液１３が容器７ｂ内に供給される。
【００２１】
外側の容器７ａ、内側の容器７ｂの下面には、それぞれ開閉バルブ１７，１９を備えた排液管１６，１８が下方に導出されており、排液管１６，１８の下端部はそれぞれ排液タンク２０，２１内に導入されている。また排液タンク２０，２１は、吸引管２２に連通した吸引口２２ａ，２２ｂに接続されており、排気ポンプ２３を駆動することにより、排液タンク２０，２１内が減圧される。そしてこの状態で開閉バルブ１７，１９を開放することにより、容器７ａ，７ｂ内の洗浄液１３は、排液タンク２０，２１内に吸引される。
【００２２】
この超音波ボンディング装置は上記のように構成されており、以下動作について説明する。先ず、移動テーブル１を駆動して部品供給部４をボンディング部８の下方に移動させる。次いで昇降・押圧機構９ａを駆動して、ボンディングツール１０を下降させる。そして接合作用部１０ａを部品供給部４の電子部品５の上面に当接させ、接合作用面１０ｂに開孔した吸着孔１０ｃから真空吸引することにより、電子部品５を吸着保持する。
【００２３】
この後、移動テーブル１を駆動して、ワーク保持部２をボンディング部８の下方に移動させる。次いでボンディングツール１０を下降させ、保持した電子部品５を基板３に対して押圧するとともに、超音波振動子１１を駆動してボンディングツール１０に超音波振動を付与する。これにより電子部品５は基板３にボンディングされる。
【００２４】
上記ボンディング工程を反復実行する過程において行われるボンディングツール１０の研磨作業について説明する。ボンディング工程においては、接合作用面１０ｂに荷重と超音波振動が繰り返し伝達されるため、接合作用面１０ｂは徐々に摩耗して面状態が劣化する。このため、ボンディングツール１０を所定時間使用した後には、接合作用面１０ｂを研磨することにより面状態を修正する研磨作業が行われる。
【００２５】
研磨作業においては、図３（ａ）に示すように、研磨部６をボンディング部８の下方に位置させ、ボンディングツール１０を下降させる。そして接合作用部１０ａの接合作用面１０ｂを研磨部材６ｂの上面の研磨面に当接させ、所定の研磨荷重で押圧するとともに、移動テーブル１を駆動して接合作用部１０ａに対して研磨部材６ｂを往復動させ、接合作用面１０ｂを研磨面に対して摺動させる。これにより接合作用面１０ｂは研磨され、劣化した面状態が修正される。この研磨作業においては、接合作用面１０ｂや吸着孔１０ｃ内には、図３（ｂ）に示すように、研磨滓などの異物２４が付着する。そこで、これらの異物を除去するための洗浄が行われる。
【００２６】
この洗浄作業について、図４を参照して説明する。図４（ａ）は、ボンディングツール１０の接合作用部１０ａを洗浄部７の上方に移動させた状態を示しており、ここでは洗浄液１３は未だ容器７ｂ内に供給されていない。次に図４（ｂ）に示すように、開閉バルブ１５を開放して給液管１４によって洗浄液１３を容器７ｂ内に供給する。このとき排気ポンプ２３は駆動状態にあり、容器７ｂから容器７ａ内にオーバフローした洗浄液１３は、排液管１６によって排液タンク２０内に移液される。
【００２７】
次いで図４（ｃ）に示すように、接合作用部１０ａの下端部を容器７ｂの洗浄液１３内に沈降させ、この状態で超音波振動子１１を駆動する。これにより、接合作用部１０ａは洗浄液１３に対して超音波振動し、接合作用面１０ｂの超音波洗浄が行われる。この超音波洗浄を所定時間継続して行うことにより、接合作用面１０ｂや吸着孔１０ｃ内に付着した異物（図３（ｂ）参照）が除去される。
【００２８】
超音波洗浄が終了したならば、図４（ｄ）に示すように、開閉バルブ１９を開放し、容器７ｂ内の洗浄液１３を排液管１８を介して排液タンク２１内に移液する。これにより容器７ｂ内は空の状態となり、この状態の容器７ｂ内に引き続き位置する接合作用部１０ａに対して、超音波振動の付与が継続される。これにより、接合作用面１０ｂに付着した洗浄液１３の液滴は超音波振動によって払い落とされて除去されるとともに液滴が超音波振動によって蒸発することにより、接合作用面の液切り・乾燥が行われる。
【００２９】
上記説明したように、本実施の形態においては、ボンディングツール１０の接合作用面１０ｂの研磨後の洗浄および洗浄後の液切り・乾燥のための超音波洗浄を、ボンディングツール１０自体が備えた超音波振動子１１を利用して行うものである。これにより、専用の洗浄・乾燥装置を用いることなく、微細な異物の除去を効率よく行うことができる。したがって、ボンディング工程を反復する過程において、所定インターバルで実行されるボンディングツールの研磨・洗浄作業を、簡易な方法で自動化することが可能となる。
【００３０】
なお本実施の形態では、ボンディング部８に対して移動テーブル１を水平移動させるようにしたが、ボンディング部８を水平方向に移動させて電子部品５のボンディングや研磨作業を行うようにしてもよい。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、研磨部に設けられた研磨面に対してボンディングツールの接合作用面を相対的に押圧・摺動することにより接合作用面を研磨し、研磨後の接合作用面を洗浄部に設けられた容器内の洗浄液に浸漬した状態でボンディングツールに超音波振動を印加して接合作用面を超音波洗浄するようにしたので、接合作用部の研磨後の洗浄を自動化して、生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の超音波ボンディング装置の斜視図
【図２】（ａ）本発明の一実施の形態の超音波ボンディング装置の研磨部の断面図
（ｂ）本発明の一実施の形態の超音波ボンディング装置の洗浄部の断面図
【図３】本発明の一実施の形態の超音波ボンディング装置におけるボンディングツールの研磨作業の説明図
【図４】本発明の一実施の形態の超音波ボンディング装置におけるボンディングツールの洗浄作業の説明図
【符号の説明】
１  移動テーブル
２  ワーク保持部
３  基板
５  電子部品
６  研磨部
７  洗浄部
８  ボンディング部
９ａ  昇降・押圧機構
１０  ボンディングツール
１０ａ  接合作用部
１０ｂ  接合作用面
１１  超音波振動子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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