(57)【要約】【課題】  各素子に厚さバラツキがあっても、その各素子の表面が面一となる実装基板の作製方法を提供する。  【解決手段】基板１０上に複数の素子１１、１２の表面が面一になるように実装する際、各素子１１、１２の表面が面一となるように決められた一定の高さと複数の素子１１、１２のそれぞれの高さとの差分に相当するＡｕワイヤ２の長さ位置に、放電によってＡｕワイヤ２よりも強度の弱い変質部１３、１５を形成し、次に、Ａｕワイヤ２の先端部２Ａにボール２Ｂを形成した後、基板１０に熱圧着し、次に、変質部１３、１５で切断し、基板１０上にＡｕバンプ１４、１６を形成し、次に、複数のＡｕバンプ１４、１６上に熱硬化性シート１７Ａ、１７Ｂを介して複数の素子１１、１２を載置した後、熱硬化性シート１７Ａ、１７Ｂに熱を加えると共に素子１１、１２上方から加圧して行う。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に形成されている複数の基板電極と複数の素子に形成されている複数の素子電極とを接続して、前記基板上に前記複数の素子を実装した際、前記複数の素子の表面を面一にする実装基板の作製方法において、
前記Ａｕワイヤを挿入可能な貫通孔及び前記貫通孔の側面から前記貫通孔に達する複数の放電孔を有し、更に前記貫通孔の側面に沿い、かつ各放電孔に埋め込まれた金属部を有するキャピラリと、前記キャピラリを前記貫通孔と平行な方向に稼働させる稼働部と、前記貫通孔に挿入されて前記キャピラリの出口側から突き出た前記Ａｕワイヤの先端部を放電により溶融してボールを形成するトーチと、前記キャピラリの入口側の前記Ａｕワイヤをクランプするクランパと、前記金属部に放電エネルギーを供給する放電部とを有するワイヤボンディング装置を用いて、
前記キャピラリの入口側から挿入され、前記出口側から突き出た前記Ａｕワイヤに対して前記トーチを放電させて、前記Ａｕワイヤの先端部にボールを形成する第１工程と、
前記複数の素子を前記基板上に実装する際に、各素子の表面が面一となるように、前記Ａｕワイヤの先端部から前記キャピラリの入口側に向かった長さ位置に、前記放電部から放電エネルギーを前記金属部に供給することにより、前記Ａｕワイヤを放電して前記Ａｕワイヤよりも強度の弱い変質部を形成する第２工程と、
次に、前記稼働部を稼働させることにより、前記キャピラリを前記基板側に移動させて、前記基板上に前記Ａｕワイヤの先端部に形成されたボールを前記基板電極に熱圧着する第３工程と、
次に、前記クランパにより前記Ａｕワイヤをクランプし、前記稼働部を稼働させることにより、前記キャピラリを前記基板側から遠ざけるように移動させて、前記Ａｕワイヤを前記変質部から切断して、前記基板上に前記ボールと前記ボールに一体化された棒状部からなるＡｕバンプを形成する第４工程と、
前記第１〜第４工程を繰り返し、前記基板の複数の電極上に複数のＡｕバンプを形成する第５工程と、
前記複数のＡｕバンプ上に熱硬化性シートを載置した後、前記複数の基板電極と前記素子に形成されている複数の素子電極とが対向配置するように、前記素子を熱硬化性シート上に載置する第６工程と、
前記熱硬化性シートに熱を加えると共に前記素子上方から加圧して、前記複数のＡｕバンプの棒状部により熱硬化性シートを突き破ぶるようにして、前記素子の複数の素子電極と前記基板に形成されている複数の基板電極とを接続する第７工程と、
を有することを特徴とする実装基板の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に複数のバンプ電極を形成した後、この複数のバンプ電極と半導体等の素子部品の電極とを接続して、この基板上に素子部品を効率良く実装する実装基板の作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板上に複数の素子部品を実装するためには、基板上に複数のバンプ電極を形成した後、この複数のバンプ電極上に複数の素子部品を載置した後、熱圧着して行う。このような実装基板の作製方法が特許文献１に記載されている。
まずは、特許文献１には、基板上に接合用パターンと配線パターンが予め形成されおり、この基板上の接合用パターン上にＡｕ（金）バンプを形成し、このＡｕバンプ上に素子を載置した後、熱圧着して、この素子と基板とを電気的に接続することが記載されている。
【特許文献１】特開２０００−２６９３８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、複数の素子部品を基板に効率よく実装するには、素子部品毎に熱圧着の処理を行わず、これらの素子部品の表面を面一にして、一括して熱圧着の処理ができる実装基板の作製方法が必要である。
通常、Ａｕバンプは、画一的に同一高さになるように形成されている一方、素子の厚さは、ばらばらであるので、実装基板上での素子部品の表面を面一にすることはできかった。
このため、実装基板の製作の際、複数の素子部品の表面は厚さバラツキによって凸凹するため、熱圧着の均一な処理が一括してできなかった。
【０００４】
そこで、本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたものであり、複数の素子部品を基板上に載置して電気的に接続する際、各素子に厚さバラツキがあっても、その各素子部品の表面が面一となる実装基板の作製方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願発明は、基板に形成されている複数の基板電極と複数の素子に形成されている複数の素子電極とを接続して、前記基板上に前記複数の素子を実装した際、前記複数の素子の表面を面一にする実装基板の作製方法において、前記Ａｕワイヤを挿入可能な貫通孔及び前記貫通孔の側面から前記貫通孔に達する複数の放電孔を有し、更に前記貫通孔の側面に沿い、かつ各放電孔に埋め込まれた金属部を有するキャピラリと、前記キャピラリを前記貫通孔と平行な方向に稼働させる稼働部と、前記貫通孔に挿入されて前記キャピラリの出口側から突き出た前記Ａｕワイヤの先端部を放電により溶融してボールを形成するトーチと、前記キャピラリの入口側の前記Ａｕワイヤをクランプするクランパと、前記金属部に放電エネルギーを供給する放電部とを有するワイヤボンディング装置を用いて、前記キャピラリの入口側から挿入され、前記出口側から突き出た前記Ａｕワイヤに対して前記トーチを放電させて、前記Ａｕワイヤの先端部にボールを形成する第１工程と、前記複数の素子を前記基板上に実装する際に、各素子の表面が面一となるように、前記Ａｕワイヤの先端部から前記キャピラリの入口側に向かった長さ位置に、前記放電部から放電エネルギーを前記金属部に供給することにより、前記Ａｕワイヤを放電して前記Ａｕワイヤよりも強度の弱い変質部を形成する第２工程と、次に、前記稼働部を稼働させることにより、前記キャピラリを前記基板側に移動させて、前記基板上に前記Ａｕワイヤの先端部に形成されたボールを前記基板電極に熱圧着する第３工程と、次に、前記クランパにより前記Ａｕワイヤをクランプし、前記稼働部を稼働させることにより、前記キャピラリを前記基板側から遠ざけるように移動させて、前記Ａｕワイヤを前記変質部から切断して、前記基板上に前記ボールと前記ボールに一体化された棒状部からなるＡｕバンプを形成する第４工程と、前記第１〜第４工程を繰り返し、前記基板の複数の電極上に複数のＡｕバンプを形成する第５工程と、前記複数のＡｕバンプ上に熱硬化性シートを載置した後、前記複数の基板電極と前記素子に形成されている複数の素子電極とが対向配置するように、前記素子を熱硬化性シート上に載置する第６工程と、前記熱硬化性シートに熱を加えると共に前記素子上方から加圧して、前記複数のＡｕバンプの棒状部により熱硬化性シートを突き破ぶるようにして、前記素子の複数の素子電極と前記基板に形成されている複数の基板電極とを接続する第７工程と、を有することを特徴とする実装基板の作製方法を提供する。  
【発明の効果】
【０００６】
本願発明によれば、複数の素子を前記基板上に実装する際に、各素子の表面が面一となるように決められた一定の高さと前記複数の素子のそれぞれの高さとの差分に相当するＡｕワイヤの先端部から一方の側に向かった長さ位置に、放電によってＡｕワイヤよりも強度の弱い変質部を形成し、この変質部で切断して基板上に複数のＡｕバンプを形成するので、各素子の厚さバラツキがあっても、その各素子の表面が面一となる実装基板を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の実施の形態に係る実装基板の作製方法について図１〜図１２を用いて説明する。
図１は、本発明の実施の形態に用いられるワイヤボンディング装置を示す概略図である。図２は、本発明の実装基板の作製方法における（基板準備工程）を示す断面図である。図３は、本発明の実装基板の作製方法における（第１のボール及び第１の変質部形成工程）を示す断面図である。図４は、本発明の実装基板の作製方法における（第１の熱圧着工程）を示す断面図である。図５は、本発明の実装基板の作製方法における（第１のＡｕバンプ形成工程）を示す断面図である。図６は、本発明の実装基板の作製方法における（第１の繰り返し工程）を示す断面図である。図７は、本発明の実装基板の作製方法における（第２のボール及び第２の変質部形成工程）を示す断面図である。図８は、本発明の実装基板の作製方法における（第２の熱圧着工程）を示す断面図である。図９は、本発明の実装基板の作製方法における（第２のＡｕバンプ形成工程）を示す断面図である。図１０は、本発明の実装基板の作製方法における（第２の繰り返し工程）を示す断面図である。図１１は、本発明の実装基板の作製方法における（素子載置工程）を示す断面図である。図１２は、本発明の実装基板の作製方法における（実装基板の作製工程）を示す断面図である。
【０００８】
まずは、Ａｕバンプを形成するために用いられるワイヤボンディング装置について説明する。
図１に示すように、ワイヤボンディング装置１は、Ａｕワイヤ２を挿入する貫通孔３及びこの貫通孔３に沿って側面４Ａから貫通孔３に達する複数の放電孔４Ｂを有するキャピラリ４と、キャピラリ４を貫通孔３と平行な方向に稼働させる稼働部５と、Ａｕワイヤ２の貫通孔３に挿入され、キャピラリ４から突き出たＡｕワイヤ２に対して所定の位置から放電を与えＡｕワイヤ２の先端部２Ａを溶融してボール２Ｂを形成するトーチ６と、キャピラリ４のＡｕワイヤ２の挿入側に配置され、Ａｕワイヤ２をクランプする一対のクランパ７と、後述する金属部９に放電エネルギーを供給する複数の放電部８とから構成されている。キャピラリ４の側面４Ａには、各放電孔４Ｂに挿入された金属部９が形成されている。
【０００９】
以下では、基板上に高さの異なる２つの素子を実装する場合について説明する。
（基板準備工程）
図２に示すように、素子１１を実装する領域Ｐに複数の基板電極１０Ａが形成されると共に、素子１２を実装する領域Ｑに複数の基板電極１０Ｂが形成された基板１０を用意する。素子１１は、複数の基板電極１０Ａに対応した素子電極１１Ａを有し、その厚さがｈ1である。素子１２は、複数の基板電極１０Ｂに対応した素子電極１２Ａを有し、その厚さがｈ2である。ｈ2として、ｈ1＞ｈ2であるとする。最初に、素子１１のＡｕバンプ２を基板１０に形成する場合について説明する。
【００１０】
（第１のボール及び第１の変質部形成工程）
図３に示すように、キャピラリ４の入口側から挿入され、出口側から突き出たＡｕワイヤ２の先端部２Ａにトーチ６から放電を与えて、Ａｕワイヤ２の先端部２Ａにボール２Ｂを形成する。そして、クランパ７を解除しＡｕワイヤを引き上げキャピラリ４の出口側にボール２Ｂを接触させる。
この後、先端部２Ａから素子１１の厚さｈ1に相当するＡｕワイヤ２の長さ位置の放電孔４Ｂに挿入された金属部９に放電部８から放電エネルギーを供給して、Ａｕワイヤ２を放電してＡｕワイヤ２よりも強度の弱い変質部１３を形成する。
【００１１】
（第１の熱圧着工程）
図４に示すように、稼働部５を稼働させることにより、キャピラリ４を基板１０側に移動させて、基板１０上にＡｕワイヤ２の先端部２Ａに形成されたボール２Ｂを素子１１を載置する領域Ｐ内の基板電極１０Ａに熱圧着する。
【００１２】
（第１のＡｕバンプ形成工程）
図５に示すように、クランパ７によりＡｕワイヤ２をクランプし、稼働部５を稼働させることにより、キャピラリ４を上方に引き上げて、Ａｕワイヤ２を変質部１３から切断して、基板１０上にボール２Ｂとこのボール２Ｂに一体化された棒状部２Ｃからなる長さｄ1のＡｕバンプ１４を形成する。
【００１３】
（第１の繰り返し工程）
図６に示すように、上記したと同様な繰り返し工程を行って、基板１０に形成されている素子１１を載置する領域内の複数の基板電極１０Ａ上に複数のＡｕバンプ１４を形成する。
【００１４】
（第２のボール及び第２の変質部形成工程）
最初に、素子１２のＡｕバンプ２を基板１０に形成する場合について説明する。
図７に示すように、（第１のボール及び第１の変質部形成工程）と同様に、キャピラリ４の入口側から挿入され、出口側から突き出たＡｕワイヤの先端部２Ｂにトーチ６から放電を与えて、Ａｕワイヤ２の先端部２Ａにボール２Ｂを形成する。
この後、先端部２Ａから（ｈ1−ｈ2）＋ｄ1に相当するＡｕワイヤ２の長さ位置の放電孔４Ｂに挿入された金属部９に放電部８から放電エネルギーを供給して、Ａｕワイヤ２を放電してＡｕワイヤ２よりも強度の弱い変質部１５を形成する。
【００１５】
（第２の熱圧着工程）
図８に示すように、稼働部５を稼働させることにより、キャピラリ４を基板１０側に移動させて、基板１０上にＡｕワイヤ２の先端部２Ａに形成されたボール２Ｂを素子１２を載置する領域Ｑ内の基板電極１０Ｂに熱圧着する。
【００１６】
（第２Ａｕバンプ形成工程）
図９に示すように、クランパ７によりＡｕワイヤ２をクランプし、稼働部５を稼働させることにより、キャピラリ４を上方に引き上げて、Ａｕワイヤ２を変質部１５から切断して、基板１０上にボール２Ｂとこのボール２Ｂに一体化された棒状部２ＣからなるＡｕバンプ１６を形成する。
このＡｕバンプ１６の棒状部２Ｃの長さは、Ａｕバンプ１４の棒状部２Ｃの長さよりも長い。
【００１７】
（第２繰り返し工程）
図１０に示すように、上記したと同様な繰り返し工程を行って、基板１０に形成されている素子１２を載置する領域Ｑ内の複数の基板電極１０Ｂ上に複数のＡｕバンプ１６を形成する。
【００１８】
（素子載置工程）
図１１に示すように、素子１１を載置する領域に形成されている複数のＡｕバンプ１４上に熱硬化性シート１７Ａを載置すると共に、素子１２を載置する領域に形成されている複数のＡｕバンプ１６上に熱硬化性シート１７Ｂを載置した後、複数の基板電極１０Ａ、１０Ｂがそれぞれ素子１１、１２に形成されている複数の素子電極１１Ａ、１２Ａとが対向配置するように、素子１１、１２をそれぞれ熱硬化性シート１７Ａ、１７Ｂ上に載置する。この際、基板１０からの素子１１の表面までの高さは、（ｄ1＋ｈ1）であるのに対して、基板からの素子１２の表面までの高さは、（ｈ1−ｈ2）＋ｄ1＋ｈ2であるので、素子１１の表面と素子１２の表面は、面一にすることができる。
【００１９】
（実装基板の作製工程）
図１２に示すように、熱硬化性シート１７Ａ、１７Ｂに熱を加えると共に素子１１、１２上方から一括して加圧して、複数のＡｕバンプ１４、１６の棒状部２Ｃにより熱硬化性シート１７Ａ、１７Ｂを突き破ぶるようにして、素子１１、１２の複数の素子電極１１Ａ、１２Ａと複数の基板電極１０Ａ、１０Ｂとを接続して、素子１１、１２を基板１０上に実装した実装基板１８を作製する。
【００２０】
以上のように、本発明の実施形態によれば、素子１１、１２の厚さがｈ1、ｈ2である場合に、Ａｕワイヤ２の先端部２Ａから素子１１の厚さｈ1に相当するＡｕワイヤ２の長さ位置に変質部１３を形成し、先端部２Ａから（ｈ1−ｈ2）＋ｄ1に相当するＡｕワイヤ２の長さ位置に変質部１５を形成した後、基板１０上に素子１１、１２を実装するため、素子１１、１２の表面を面一にすることができる。このため、実装基板の作製工程で、複数の素子の表面から一括して、熱圧着の均一な処理が可能にすることができる。
【００２１】
なお、２つの素子を基板上に実装する場合について説明したが、多数の素子を実装する場合も同様である。
また、ボールを形成するためのトーチ６は、変質部１３、もしくは１５を形成するための放電部８を兼用しても良く、これ以外は同様である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態に用いられるワイヤボンディング装置を示す概略図である。
【図２】本発明の実装基板の作製方法における（基板準備工程）を示す断面図である。
【図３】本発明の実装基板の作製方法における（第１のボール及び第１の変質部形成工程）を示す断面図である。
【図４】本発明の実装基板の作製方法における（第１の熱圧着工程）を示す断面図である。
【図５】本発明の実装基板の作製方法における（第１のＡｕバンプ形成工程）を示す断面図である。
【図６】本発明の実装基板の作製方法における（第１の繰り返し工程）を示す断面図である。
【図７】本発明の実装基板の作製方法における（第２のボール及び第２の変質部形成工程）を示す断面図である。
【図８】本発明の実装基板の作製方法における（第２の熱圧着工程）を示す断面図である。
【図９】本発明の実装基板の作製方法における（第２のＡｕバンプ形成工程）を示す断面図である。
【図１０】本発明の実装基板の作製方法における（第２の繰り返し工程）を示す断面図である。
【図１１】本発明の実装基板の作製方法における（素子載置工程）を示す断面図である。
【図１２】本発明の実装基板の作製方法における（実装基板の作製工程）を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１…ワイヤボンディング装置、２…Ａｕワイヤ、２Ａ…先端部、２Ｂ…Ａｕボール、３…貫通孔、４…キャピラリ、４Ａ…側面、６…トーチ、７…クランパ、８…放電部、９…金属部、１０…基板、１０Ａ、１０Ｂ…基板電極、１１、１２…素子、１１Ａ、１２Ａ…素子電極、１３、１５…変質部、１４、１６…Ａｕバンプ、１７Ａ、１７Ｂ…熱硬化性シート、１８…実装基板
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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