(57)【要約】【課題】  複数の方向の力に対しても部品を固定できる部品固定冶具、及びこれを用いたフリップチップボンディング方法を提供する。【解決手段】  部品固定冶具１０は、部品８０を収容する凹部１１と、凹部１１を構成するとともに部品８０に当接する内底面１２及び内側面１３，１４と、内底面１２及び内側面１３，１４にそれぞれ設けられるとともに部品８０を真空吸着する吸着孔１２ａ，１３ａ，１４ａと、を備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品を収容する凹部と、
この凹部を構成するとともに、前記部品に当接する複数の当接面と、
これらの複数の当接面にそれぞれ設けられ、前記部品を真空吸着する複数の吸着孔と、
を備えた部品固定冶具。
【請求項２】
前記複数の当接面は、互いに直交する第一乃至第三の当接面からなり、
前記複数の吸着孔は、前記第一乃至第三の当接面にそれぞれ設けられた第一乃至第三の吸着孔からなる、
請求項１記載の部品固定冶具。
【請求項３】
請求項１又は２記載の部品固定冶具の前記凹部に前記部品を収容し、
前記部品の複数の面を、それぞれ前記複数の当接面に当接し、かつ、前記複数の吸着孔で吸着し、
前記部品の他方の面に、フリップチップを超音波でボンディングする、
フリップチップボンディング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品などの部品を固定する部品固定冶具、及びこれを用いたフリップチップボンディング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図８は、従来の部品固定冶具を示す部分斜視図である。以下、この図面に基づき説明する。
【０００３】
従来の部品固定冶具７０は、部品８０を収容する凹部７１と、凹部７１内で部品８０を載置する内底面７２と、内底面７２に設けられるとともに部品８０を真空吸着する吸着孔７２ａと、を備えている（例えば特許文献１参照）。部品８０は、凹部７１の内底面７２に真空吸着により固定されるので、例えば部品固定冶具７０を逆さにしても落下しない。また、内底面７２の法線方向をＺ軸、内側面７３の法線方向をＹ軸、内側面７４の法線方向をＸ軸とする、三次元直交座標を定義する。
【０００４】
図９は、従来のフリップチップボンディング方法を示す断面図である。以下、図８及び図９に基づき説明する。なお、図９における部品固定冶具の断面は、図８におけるIX−IX線断面を含んでいる。
【０００５】
部品８０は、一例としての温度補償水晶発振器（ＴＣＸＯ：Temperature Compensated Crystal Oscillator）であり、蓋部８６、枠部８７及び基板部８８を有する。蓋部８６と枠部８７とによって形成される空間内に、水晶振動子（図示せず）が実装されている。基板部８８には、フリップチップ９０が実装される。フリップチップ９０は、発振回路及び温度補償回路からなるＩＣチップであり、複数のバンプ電極９１を有する。例えば、蓋部８６及び枠部８７は金属、基板部８８はセラミック、バンプ電極９１は金からなる。
【０００６】
従来のフリップチップボンディング方法は、部品固定冶具７０を用いた方法であり、次の手順で実行する。まず、部品固定冶具７０の凹部７１に部品８０を収容する。続いて、部品８０の下面８２を凹部７１の内底面７２に当接し、かつ、排気方向７５で示すように部品８０の下面８２を吸着孔７２ａで真空吸着する。最後に、部品８０の上面８１に、フリップチップ９０を超音波でボンディングする。
【０００７】
この超音波ボンディングは、部品８０を真空吸着で固定するとともに、基板部８８のパッド電極（図示せず）にフリップチップ９０のバンプ電極９１を当てた状態で、部品固定冶具７０から部品８０に熱を与え、かつボンディングツール９５からフリップチップ９０に−Ｚ軸方向の荷重ＦZ及びＸ軸乃至Ｙ軸方向の超音波振動ＦXYを与えることにより、基板部８８にフリップチップ９０を実装するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−３１２４７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来の部品固定冶具７０では、部品８０の下面８２を吸着孔７２ａで真空吸着するだけであったので、＋Ｚ軸方向の力に対して部品８０を固定できるものの、Ｘ軸乃至Ｙ軸方向の力に対しては部品８０を十分に固定できなかった。そのため、部品固定冶具７０を用いたフリップチップボンディングでは、超音波振動ＦXYのエネルギが部品８０へ十分に伝えることができず、バンプ電極９１のボンディング（接合）に不良を生じることがあった。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、複数の方向の力に対しても部品を固定できる部品固定冶具、及びこれを用いたフリップチップボンディング方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る部品固定冶具は、
部品を収容する凹部と、
この凹部を構成するとともに、前記部品に当接する複数の当接面と、
これらの複数の当接面にそれぞれ設けられ、前記部品を真空吸着する複数の吸着孔と、
を備えたものである。
【００１２】
本発明に係るフリップチップボンディング方法は、
本発明に係る部品固定冶具の前記凹部に前記部品を収容し、
前記部品の複数の面を、それぞれ前記複数の当接面に当接し、かつ、前記複数の吸着孔で真空吸着し、
前記部品の他の面に、フリップチップを超音波でボンディングする、
ものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る部品固定冶具によれば、部品に当接する複数の当接面にそれぞれ吸着孔を設けたことにより、複数の吸着孔で部品を真空吸着できるので、複数の方向の力に対しても部品を固定できる。
【００１４】
本発明に係るフリップチップボンディング方法によれば、本発明に係る部品固定冶具を用いて部品を固定することにより、超音波振動のエネルギをフリップチップのバンプ電極に確実に伝達できるので、ボンディング歩留まりを向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態１の部品固定冶具を示す部分斜視図である。
【図２】図１におけるII−II線断面を含む断面図である。
【図３】実施形態１の部品固定冶具の製造方法の一例を示す断面図である。
【図４】実施形態１のフリップチップボンディング方法を示す断面図である。
【図５】図５［Ａ］は実施例１の部品固定冶具を示す概略平面図であり、図５［Ｂ］は実施例１における凹部を示す拡大平面図である。
【図６】実施例１の部品固定冶具を用いたフリップチップボンディングの結果を示すグラフである。
【図７】比較例１の部品固定冶具を用いたフリップチップボンディングの結果を示すグラフである。
【図８】従来の部品固定冶具を示す部分斜視図である。
【図９】従来のフリップチップボンディング方法を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照しながら、本発明を実施するための形態（以下「実施形態」という。）について説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成要素については同一の符号を用いる。図面に描かれた形状は、当業者が理解しやすいように描かれているため、実際の寸法及び比率とは必ずしも一致していない。
【００１７】
図１は、実施形態１の部品固定冶具を示す部分斜視図である。図２は、図１におけるII−II線断面を含む断面図である。図３は、実施形態１の部品固定冶具の製造方法の一例を示す断面図である。以下、これらの図面に基づき説明する。
【００１８】
図１に示すように、本実施形態１の部品固定冶具１０は、部品８０を収容する凹部１１と、凹部１１を構成するとともに部品８０に当接する複数の当接面である内底面１２及び内側面１３，１４と、内底面１２及び内側面１３，１４にそれぞれ設けられるとともに部品８０を真空吸着する吸着孔１２ａ，１３ａ，１４ａと、を備えている。つまり、特許請求の範囲に記載の「第一乃至第三の当接面」の一例が内底面１２及び内側面１３，１４であり、内底面１２及び内側面１３，１４は互いに直交する。また、特許請求の範囲に記載の「第一乃至第三の吸着孔」は、例えば第一乃至第三の当接面に対応する吸着孔１２ａ，１３ａ，１４ａである。更に、内底面１２の法線方向をＺ軸、内側面１３の法線方向をＹ軸、内側面１４の法線方向をＸ軸とする、三次元直交座標を定義する。
【００１９】
図２に示すように、吸着孔１３ａ，１４ａは吸着孔１２ａに連通する。したがって、真空ポンプで排気方向１５に示すように減圧すると、吸着孔１２ａ，１３ａ，１４ａに吸引力が生ずる。部品８０及びフリップチップ９０は、図９で説明したものと同じである。部品８０は、蓋部８６、枠部８７及び基板部８８を有する。フリップチップ９０は、複数のバンプ電極９１を有する。部品８０の上面８１すなわち基板部８８の中央の窪んだ平面に、フリップチップ９０が実装される。ここで、部品８０とは、フリップチップ９０が実装される構造体をいい、製品と呼ばれるものも含まれる。また、本実施形態１で用いる部品８０の形状は、直方体状（立方体状も含む）である。
【００２０】
図３に示すように、部品固定冶具１０は、例えばステンレス製の６枚の板２１〜２６にそれぞれエッチングで貫通孔を形成し、これらの板２１〜２６を重ねて拡散接合によって一体化することにより製造できる。なお、「拡散接合」とは、高温、高圧かつ高真空下において、接着剤などを一切用いず、また、材料を溶解させることなく、材料間の原子移動のみにより互いに接合させる技術をいう。
【００２１】
部品固定冶具１０によれば、部品８０に当接する内底面１２及び内側面１３，１４にそれぞれ吸着孔１２ａ，１３ａ，１４ａを設けたことにより、吸着孔１２ａ，１３ａ，１４ａで部品８０を三方向から真空吸着できるので、Ｚ軸方向の力だけでなくＸ軸乃至Ｙ軸方向の力に対しても部品８０を固定できる。
【００２２】
図４は、実施形態１のフリップチップボンディング方法を示す断面図である。以下、図１、図２及び図４に基づき説明する。
【００２３】
図４における部品固定冶具１０の断面は、図２における部品固定冶具１０の断面と同じである。また、ボンディングツール９５は、図９で説明したものと同じである。
【００２４】
本実施形態１のフリップチップボンディング方法は、部品固定冶具１０を用いた方法であり、次の手順で実行する。まず、部品固定冶具１０の凹部１１に部品８０を収容する。続いて、部品８０の下面８２を内底面１２に当接し、部品８０の互いに交わる側面８３，８４を内側面１３，１４に当接する。そして、排気方向１５で示すように、部品８０の一方の面である下面８２及び側面８３，８４を、それぞれ吸着孔１２ａ，１３ａ，１４ａで真空吸着する。最後に、部品８０の他方の面である上面８１に、フリップチップ９０を超音波でボンディングする。
【００２５】
この超音波ボンディングは、部品８０を三方向からの真空吸着で固定するとともに、基板部８８のパッド電極（図示せず）にフリップチップ９０のバンプ電極９１を当てた状態で、部品固定冶具１０から部品８０に熱を与え、かつボンディングツール９５からフリップチップ９０に−Ｚ軸方向の荷重ＦZ及びＸ軸乃至Ｙ軸方向の超音波振動ＦXYを与えることにより、基板部８８にフリップチップ９０を実装するものである。
【００２６】
部品固定冶具１０では、部品８０の下面８２及び側面８３，８４を吸着孔１２ａ，１３ａ，１４ａで三方向から真空吸着することにより、Ｚ軸方向の力に対して部品８０を十分に固定できるだけでなく、Ｘ軸乃至Ｙ軸方向の力に対しても部品８０を十分に固定できる。そのため、超音波振動ＦXYのエネルギが、部品８０の滑りに消費されることなく、バンプ電極９１のボンディング（接合）に消費されることになる。したがって、本実施形態１のフリップチップボンディング方法によれば、部品固定冶具１０を用いて部品８０を固定することにより、超音波振動ＦXYのエネルギをフリップチップ９０のバンプ電極９１に確実に伝達できるので、ボンディング歩留まりを向上できる。
【００２７】
次に、本実施形態１を更に具体化した実施例１について説明する。図５［Ａ］は実施例１の部品固定冶具を示す概略平面図であり、図５［Ｂ］は実施例１における凹部を示す拡大平面図である。以下、図５に基づき説明する。
【００２８】
実施例１の部品固定冶具１０は、配列冶具と呼ばれ、ｎ行×ｍ列の凹部１１を有する。凹部１１は、ポケットと呼ばれ、内底面１２及び内側面１３，１４、吸着孔１２ａ，１３ａ，１４ａの他に、切欠き３１〜３６が形成されている。切欠き３１〜３６は、部品８０の出し入れを容易にするためのものである。
【００２９】
図６は、実施例１の部品固定冶具を用いたフリップチップボンディングの結果を示すグラフである。図７は、比較例１の部品固定冶具を用いたフリップチップボンディングの結果を示すグラフである。以下、図５乃至図７に基づき説明する。
【００３０】
ｎ行×ｍ列の凹部１１のうち、ｎ＝１〜１６かつｍ＝１、すなわち１列目の１行から１６行目までの１６個において、部品８０のフリップチップボンディングをした。図６の横軸は１６個の凹部１１の番号１〜１６であり、図６の縦軸はインピーダンスである。インピーダンスは、フリップチップボンディング時のボンディングツールへの供給電圧／供給電流で与えられる。図６では、各凹部１１ごとにフリップチップボンディング実装中のインピーダンス変動を測定し、その結果について最大値（max）を◆、最小値（min）を▲、平均値（average）を■でプロットしている。
【００３１】
図７の比較例１で用いた部品固定冶具は、凹部１１に吸着孔１２ａのみが形成されている点を除き実施例１で用いた部品固定冶具１０と同じ構造であり、すなわち、従来の部品固定冶具７０（図８）と同じ構造である。比較例１でのフリップチップボンディングの条件も、実施例１と同じである。図７の縦軸及び横軸も、図６の縦軸及び横軸と同様である。
【００３２】
図６及び図７から明らかなように、実施例１は、比較例１に比べて、異なる凹部１１間においてインピーダンスのバラツキが少なく、かつ、同じ凹部１１でも回数によるインピーダンスのバラツキが少ない。このことは、実施例１は、比較例１に比べて、フリップチップボンディングのプロセスが安定しており、ボンディング歩留まりが高い、ということを意味する。
【００３３】
以上、上記実施形態及び実施例を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態及び実施例に限定されるものではない。本発明の構成や詳細については、当業者が理解し得るさまざまな変更を加えることができる。例えば、一つの凹部に設ける吸着孔は、複数個であれば何個でもよく、三個に限らず、二個でもよいし、四個以上でもよい。
【符号の説明】
【００３４】
１０  部品固定冶具
１１  凹部
１２  内底面
１２ａ  吸着孔
１３  内側面
１３ａ  吸着孔
１４  内側面
１４ａ  吸着孔
１５  排気方向
２１〜２６  板
３１〜３６  切欠き
【００３５】
７０  部品固定冶具
７１  凹部
７２  内底面
７２ａ  吸着孔
７３  内側面
７４  内側面
７５  排気方向
【００３６】
８０  部品
８１  上面
８２  下面
８３  側面
８４  側面
８６  蓋部
８７  枠部
８８  基板部
９０  フリップチップ
９１  バンプ電極
９５  ボンディングツール
ＦXY  超音波振動
ＦZ  荷重
【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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【図７】
2014150105.tif 000009
【図８】
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【図９】
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