(57)【要約】【課題】電子部品を破損させることなく、突起電極と電極とを安定した状態で接合することができる電子部品製造装置および電子部品製造方法を得る。【解決手段】第２の電子部品２を固定する接合ステージ６と、第１の電子部品１に超音波振動を伝搬する超音波振動伝搬体８と、超音波振動伝搬体８の振動伝達端に超音波振動方向と同じ方向に移動可能に支持され、電子部品保持部４ｂが形成され、第１の電子部品４を電子部品吸着手段４ａにより吸着して保持する接合ツール４とを備え、超音波振動伝搬体８は、突起電極３を電極２ｃに押圧しながら超音波振動伝搬体８を振動させて超音波振動を第１の電子部品１に伝搬するとともに、突起電極３と電極２ｃとの間に所定の接合力が生じたときに接合ツール４を超音波振動方向にすべらせながら第２の電子部品２に第１の電子部品１を接続する。【選択図】　　　　図５
2004047692.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の面に複数の電極が形成された第２の電子部品を、該第１の面を外方に向けて前記電子部品固定部に固定する接合ステージと、
前記接合ステージに対して移動可能に設けられ、第１の電子部品に超音波振動を伝搬する超音波振動伝搬体と、
前記超音波振動伝搬体の振動伝達端に超音波振動方向と同じ方向に移動可能に支持され、前記超音波振動伝搬体と反対側の面に電子部品保持部が形成され、第１の面に複数の突起電極が形成され該第１の面が前記第２の電子部品に対向するように前記電子部品保持部に配置された前記第１の電子部品を、該電子部品保持部に設けられた電子部品吸着手段により吸着して保持する接合ツールとを備え、前記超音波振動伝搬体は、前記第１の電子部品の前記突起電極を前記第２の電子部品の前記電極に位置決めし、前記突起電極を前記電極に押圧しながら前記超音波振動伝搬体を振動させて超音波振動を前記第１の電子部品に伝搬するとともに、前記突起電極と前記電極との間に所定の接合力が生じたときに前記接合ツールを超音波振動方向にすべらせながら前記第２の電子部品に前記第１の電子部品を接続する
ことを特徴とする電子部品製造装置。
【請求項２】
前記超音波振動伝搬体は、接合ツール吸着手段によって前記振動伝達端に設けられたすべり面に前記接合ツールを吸着して超音波振動方向と同じ方向に移動可能に支持する
ことを特徴とする請求項１に記載の電子部品製造装置。
【請求項３】
前記超音波振動伝搬体は、前記振動伝達端に設けられた弾性体を介して前記接合ツールを超音波振動方向と同じ方向に移動可能に支持する
ことを特徴とする請求項１に記載の電子部品製造装置。
【請求項４】
前記接合ツールは、概略矩形の前記第１の電子部品の少なくとも対向する２辺を把持する電子部品把持手段を有し、前記電子部品吸着手段により吸着しながら前記電子部品把持手段によって把持して前記第１の電子部品を前記電子部品保持部に保持する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の電子部品製造装置。
【請求項５】
前記超音波振動伝搬体に対向する対向面に前記接合ツールを位置決めする位置合せ爪を有する接合ツールステージをさらに備え、
前記超音波振動伝搬体は、前記接合ツールステージによって位置決めされた前記接合ツールを前記接合ツール吸着手段によって前記すべり面に吸着する
ことを特徴とする請求項１，２又は４のいずれかに記載の電子部品製造装置。
【請求項６】
第１の電子部品に超音波振動を伝搬する超音波振動伝搬体と、
前記超音波振動伝搬体の振動伝達端に超音波振動方向と同じ方向に移動可能に支持され、前記超音波振動伝搬体と反対側の面に電子部品保持部が形成され、該電子部品保持部に設けられた電子部品吸着手段により該電子部品保持部に第１の電子部品を保持する接合ツールと、
前記電子部品保持部に対向する面に第２の電子部品を固定する電子部品固定部が設けられた接合ステージと
を有する電子部品製造装置を使用する電子部品製造方法であって、
第１の面に複数の電極が形成された前記第２の電子部品を、該第１の面を外方に向けて前記電子部品固定部に固定する第２電子部品固定工程と、
第１の面に複数の突起電極が形成された前記第１の電子部品を、該第１の面が前記第２の電子部品に対向するように前記電子部品保持部に吸着する第１電子部品吸着工程と、
前記第１の電子部品の前記突起電極を前記第２の電子部品の前記電極に位置決めし、前記突起電極を前記電極に押圧しながら前記超音波振動伝搬体を振動させて超音波振動を前記第１の電子部品に伝搬するとともに、前記突起電極と前記電極との間に所定の接合力が生じたときに前記接合ツールを超音波振動方向にすべらせながら前記第２の電子部品に前記第１の電子部品を接続する電子部品接続工程と
を備えたことを特徴とする電子部品製造方法。
【請求項７】
前記接合ツールは前記超音波振動伝搬体に設けられた接合ツール吸着手段によって前記振動伝達端に設けられたすべり面に吸着されて支持され、前記接合ツールを前記振動伝達端の前記すべり面に吸着する接合ツール吸着工程をさらに備えた
ことを特徴とする請求項６に記載の電子部品製造方法。
【請求項８】
前記超音波振動伝搬体に対して前記接合ツールを所定の位置に位置決めする接合ツール位置決め工程をさらに備え、
前記接合ツール吸着工程は、前記接合ツール位置決め工程によって位置決めされた前記接合ツールを前記すべり面に吸着する
ことを特徴とする請求項７に記載の電子部品製造方法。
【請求項９】
前記第１電子部品吸着工程は、概略矩形の前記第１の電子部品の少なくとも対向する２辺を把持しながら前記第１の電子部品を前記電子部品保持部に吸着する
ことを特徴とする請求項６から８のいずれかに記載の電子部品製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波振動を伝搬しながら突起電極と電極とを接合するフリップチップの実装方法およびその装置に関し、特に電子部品を破損させることなく安定した接合強度で電子部品を接合する電子部品製造装置および電子部品製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
多端子で狭ピッチの電極を有する電子部品を実装する手法として、電子部品に超音波振動を伝搬しながら電子部品の電極上に形成した突起電極と電極とを接合する、フリップチップ方式がよく用いられており、例えば”超音波振動によるフリップチップ実装技術の開発”（橋本他、６ｔｈ　Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ　ｏｎ　Ｍｉｃｒｏｊｏｉｎｉｎｇ　ａｎｄ　　Ａｓｓｅｍｂｌｙ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｎ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、１７５−１７８、２０００）に記載されている。
【０００３】
図２１及び図２２は従来の電子部品の製造方法および製造装置を示す一部を断面とする側面図である。図２１及び図２２図において、１は概略矩形平板状の第１の電子部品、１ｃは第１の電子部品１の表面としての第１の面１ａに設けられた電極、２は概略矩形平板状の第２の電子部品、２ｃは第２の電子部品２の表面としての第１の面２ａに設けられた電極、３は第１の電子部品１の電極１ｃ上に設けられた突起電極である。第１の電子部品１と第２の電子部品２の裏面である第２の面１ｂ，２ｂは平坦な面とされている。また、４は第１の電子部品１を吸着してこれを保持するとともに第１の電子部品１に超音波振動を伝搬する接合ツール、４ａは接合ツール４に設けられた真空吸着穴、６は接合ステージ、５は接合ステージ６に設けられた真空吸着穴である。
【０００４】
図２１は第１の電子部品１を真空吸着穴４ａで吸引して接合ツール４の電子部品保持部４ｂに真空吸着保持し、一方、第２の電子部品２を真空吸着穴５で吸引して第１の面２ａを外方に向けて接合ステージ６に固定し、第１の電子部品１の電極１ｃに形成された突起電極３と、接合ステージ６に真空吸着保持された第２の電子部品２の電極２ｃとが位置合わせされた状態を示す一部を断面とする側面図である。
【０００５】
図２２は突起電極３と第２の電子部品２の電極２ｃとを加圧するとともに、接合ツール４によって第１の電子部品１に矢印Ｉに示されるように超音波振動が伝搬された状態を示す一部を断面とする側面図である。
第１の電子部品１の突起電極３と第２の電子部品２の電極２ｃとが位置合わせされた後、接合ツール４が第２の電子部品２の方向であるＺ軸方向に移動し、突起電極３を所定の押圧力で電極２ｃに押圧しながら、接合ツール４が図中矢印Ｉに示されるように超音波振動を第１の電子部品１に伝搬する。Ｚ軸方向の所定の押圧力とこれに直行するＸＹ平面上の超音波振動によって突起電極３と電極２ｃとがこすれあい表面の汚れや膜が除去されて両者が固相接合される。
【０００６】
図２３は従来の電子部品の製造方法および製造装置の別の例を示し、突起電極３と第２の電子部品２の電極２ｃとを加圧するとともに、接合ツール１２によって第１の電子部品１に矢印Ｊに示されるように超音波振動が伝搬された状態を示す一部を断面とする側面図である。図２３において、１２は四辺に各々斜面１２ａが形成され図中下方向に行くにつれて開口部を広げるくぼみ形状の電子部品保持部が形成された内面角錐型の接合ツールである。１２ｂは接合ツール１２に設けられた真空吸着穴である。接合ツール１２は四辺に各々斜面１２ａを有する内面角錐型の電子部品保持部に第１の電子部品１を保持して超音波振動を第１の電子部品１に伝搬する。他の構成は図２１及び図２２に示される従来技術と同じである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図２１及び図２２に示される従来技術では、突起電極３と電極２ｃとの接合が進行して両者間に働く接合力が増すと、第１の電子部品１に徐々に止まろうとする力が働くのに対して、接合ツール４はそのまま振動を続けるので、接合ツール４と第１の電子部品１の裏面との間で強制的な往復運動（位置ずれ）が生じ、第１の電子部品１の裏面が擦られて破損するといった問題があった。
【０００８】
また、第１の電子部品１の第２の面１ｂに電極等の複数の突起物が形成されている場合は、接合ツール４の電子部品保持面に突起の先端しか接触しないこととなり、接合ツール４と第１の電子部品１との接触面積が減少しすべりが生じやすくなるため、突起電極３に超音波振動を十分伝達することができずに適正な接合強が行われないといった問題や、突起物により接合ツール４が磨耗して接合ツール４の寿命が短くなるといった問題があった。
【０００９】
これに対し、図２３に示される従来技術では、接合ツール１２と第１の電子部品１とのすべりは改善されている。しかしながら、図２３に示される従来技術においても、突起電極３と電極２ｃとの接合が進行して接合力が増した場合、第１の電子部品１に大きな超音波振動が伝搬され続けるので接合部が破損するといった問題があった。
【００１０】
さらに、電極数が多く、大きな超音波出力が必要となる場合には、接合中に第１の電子部品１と角錐型接合ツール１２の斜面１２ａとの接触部に過大な荷重が集中して第１の電子部品１を破損させる問題があり、特に化合物半導体のように脆弱な部品への適用には制限があった。
【００１１】
この発明は上述のような課題を解決するためになされたもので、電子部品を破損させることなく、突起電極と電極とを安定した状態で接合することができる電子部品製造装置および電子部品製造方法を得ることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る電子部品製造装置は、第１の面に複数の電極が形成された第２の電子部品を、第１の面を外方に向けて電子部品固定部に固定する接合ステージと、接合ステージに対して移動可能に設けられ、第１の電子部品に超音波振動を伝搬する超音波振動伝搬体と、超音波振動伝搬体の振動伝達端に超音波振動方向と同じ方向に移動可能に支持され、超音波振動伝搬体と反対側の面に電子部品保持部が形成され、第１の面に複数の突起電極が形成され第１の面が第２の電子部品に対向するように電子部品保持部に配置された第１の電子部品を、電子部品保持部に設けられた電子部品吸着手段により吸着して保持する接合ツールとを備え、超音波振動伝搬体は、第１の電子部品の突起電極を第２の電子部品の電極に位置決めし、突起電極を電極に押圧しながら超音波振動伝搬体を振動させて超音波振動を第１の電子部品に伝搬するとともに、突起電極と電極との間に所定の接合力が生じたときに接合ツールを超音波振動方向にすべらせながら第２の電子部品に第１の電子部品を接続する。
【００１３】
また、超音波振動伝搬体は、接合ツール吸着手段によって振動伝達端に設けられたすべり面に接合ツールを吸着して超音波振動方向と同じ方向に移動可能に支持する。
【００１４】
また、超音波振動伝搬体は、振動伝達端に設けられた弾性体を介して接合ツールを超音波振動方向と同じ方向に移動可能に支持する。
【００１５】
また、接合ツールは、概略矩形の第１の電子部品の少なくとも対向する２辺を把持する電子部品把持手段を有し、電子部品吸着手段により吸着しながら電子部品把持手段によって把持して第１の電子部品を電子部品保持部に保持する。
【００１６】
また、超音波振動伝搬体に対向する対向面に接合ツールを位置決めする位置合せ爪を有する接合ツールステージをさらに備え、超音波振動伝搬体は、接合ツールステージによって位置決めされた接合ツールを接合ツール吸着手段によってすべり面に吸着する。
【００１７】
また、この発明に係る電子部品製造方法は、第１の電子部品に超音波振動を伝搬する超音波振動伝搬体と、超音波振動伝搬体の振動伝達端に超音波振動方向と同じ方向に移動可能に支持され、超音波振動伝搬体と反対側の面に電子部品保持部が形成され、電子部品保持部に設けられた電子部品吸着手段により電子部品保持部に第１の電子部品を保持する接合ツールと、電子部品保持部に対向する面に第２の電子部品を固定する電子部品固定部が設けられた接合ステージとを有する電子部品製造装置を使用する電子部品製造方法であって、第１の面に複数の電極が形成された第２の電子部品を、第１の面を外方に向けて電子部品固定部に固定する第２電子部品固定工程と、第１の面に複数の突起電極が形成された第１の電子部品を、第１の面が第２の電子部品に対向するように電子部品保持部に吸着する第１電子部品吸着工程と、第１の電子部品の突起電極を第２の電子部品の電極に位置決めし、突起電極を電極に押圧しながら超音波振動伝搬体を振動させて超音波振動を第１の電子部品に伝搬するとともに、突起電極と電極との間に所定の接合力が生じたときに接合ツールを超音波振動方向にすべらせながら第２の電子部品に第１の電子部品を接続する電子部品接続工程とを備えている。
【００１８】
また、接合ツールは超音波振動伝搬体に設けられた接合ツール吸着手段によって振動伝達端に設けられたすべり面に吸着されて支持され、接合ツールを振動伝達端のすべり面に吸着する接合ツール吸着工程をさらに備えている。
【００１９】
また、超音波振動伝搬体に対して接合ツールを所定の位置に位置決めする接合ツール位置決め工程をさらに備え、接合ツール吸着工程は、接合ツール位置決め工程によって位置決めされた接合ツールをすべり面に吸着する。
【００２０】
さらに、第１電子部品吸着工程は、概略矩形の第１の電子部品の少なくとも対向する２辺を把持しながら第１の電子部品を電子部品保持部に吸着する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１から図８はこの発明の実施の形態１による電子部品製造装置および電子部品製造方法を示す一部を断面とする側面図である。図３において、１は概略矩形の平板状をなし図中下側の第１の面１ａに複数の電極１ｃが形成された第１の電子部品である。第１の電子部品１の各電極１ｃには後で詳しく述べる突起電極３が設けられている。２は概略矩形の平板状をなし図中上側の第１の面２ａに複数の電極２ｃが形成された第２の電子部品である。第２の電子部品２は電極２ｃが形成された第１の面２ａを外方に向けて接合ステージ６上の電子部品固定部６ａに固定されている。接合ステージ６の電子部品固定部６ａには、第２の電子部品２を吸着する真空吸着穴５が設けられている。
【００２２】
図１において、８は図示しない超音波振動伝搬装置の超音波振動伝搬体である。超音波振動伝搬体８は、接合ツールステージ９及び接合ステージ６に対してＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向に移動可能とされ且つ第１の電子部品１に超音波振動を伝搬するために例えば片側１μｍの振幅の超音波振動をする。超音波振動伝搬体８の図１の下端の振動伝達端には、平坦なすべり面８ｃが形成されている。また、超音波振動伝搬体８には、第１の電子部品１を吸着する接合ツール吸着手段として真空吸着穴８ａ、及び後述する接合ツール４を吸着する接合ツール吸着手段として真空吸着穴８ｂが軸方向に貫通して設けられている。
【００２３】
図２において、４は超音波振動伝搬体８の振動伝達端のすべり面８ｃに真空吸着穴８ｂによって空気を吸引されて吸着された接合ツールである。接合ツール４の超音波振動伝搬体８に吸着される面と反対側の面には、第１の電子部品１を保持するための電子部品保持部４ｂが形成されている。電子部品保持部４ｂは四辺に各々斜面が形成され図中下方向に行くにつれて開口部を広げるくぼみ形状、すなわち、内面角錐型をなしている。接合ツール４の中央部には、真空吸着穴８ａに連通して空気を吸引して第１の電子部品１を吸着する電子部品吸着手段としての真空吸着穴４ａが穿孔されている。
本実施の形態では、接合ツール４はステンレス鋼にて作製されている。しなしながら、接合ツール４はステンレス鋼に限られるものではなく、例えばセラミックス材料で作製されてもよい。
【００２４】
また、図２において、９は接合ツール４を位置決めするための接合ツールステージである。接合ツールステージ９の超音波振動伝搬体８に対向する対向面には、接合ツール４を位置決めするための位置合せ爪１０が設けられている。
【００２５】
図１は接合ツールステージ９上の接合ツール４と超音波振動伝搬体８とが位置合わせされた状態を示す一部を断面とする側面図である。一連の工程において、まず、接合ツール４が、後で詳しく説明するように、接合ツールステージ９上で超音波振動伝搬体８に対して位置合わせされる。
【００２６】
図２は超音波振動伝搬体８の振動伝達端のすべり面８ｃに接合ツール４が真空吸着穴８ｂによって吸着される接合ツール吸着工程を示す一部を断面とする側面図である。接合ツール吸着工程においては、接合ツールステージ９上で超音波振動伝搬体８に対して位置合わせされた接合ツール４は、図中下方向であるＺ軸方向に移動した超音波振動伝搬体８のすべり面８ｃに、真空吸着穴８ｂによって真空吸着保持される。
【００２７】
図３は第１の電子部品１を真空吸着穴８ａで吸引して接合ツール４の電子部品保持部４ｂに真空吸着保持する第１電子部品吸着工程と、第２の電子部品２を第１の面２ａを外方に向けて電子部品固定部６ａに固定する第２電子部品固定工程とを示すとともに、第１の電子部品１の電極１ｃに形成された突起電極３と、接合ステージ６に真空吸着保持された第２の電子部品２の電極２ｃとが位置合わせされた状態を示す一部を断面とする側面図である。
【００２８】
第１電子部品吸着工程においては、振動伝達端のすべり面８ｃに接合ツール４を吸着した超音波振動伝搬体８が、例えば接合ステージ６に対して水平方向であるＸＹ平面に移動して、図示しない載置台等に置かれた第１の電子部品１を真空吸着穴８ａで吸引して接合ツール４の電子部品保持部４ｂに真空吸着保持する。
【００２９】
第２電子部品固定工程においては、接合ステージ６の電子部品固定部６ａに図示しない電子部品載置装置等によって第２の電子部品２が第１の面２ａを外方に向けて載置され、真空吸着穴５によって真空吸着されて固定される。
その後、図３に示されるように第１の電子部品１の電極１ｃに形成された突起電極３と、接合ステージ６に真空吸着保持された第２の電子部品２の電極２ｃとが位置合わせされる。
【００３０】
本実施の形態では、第１の電子部品１としてシリコン材料の半導体素子を用いている。しかしながら、第１の電子部品１として適用される部品は、シリコン材料の半導体素子に限られるものではなく、シリコン・ゲルマニュウムの合体、ヒ化ガリュウム、あるいはリン化インジューム等を材料とする他の半導体素子でもよい。そしてさらには、セラミックス配線基板や樹脂配線基板も適用することができる。
【００３１】
本実施の形態で用いたシリコン材料の半導体素子には、直径２５μｍの金ワイヤの先端を溶融凝固させて直径７５μｍの金ボールを形成した後、金ボールを電極に接合し、金ボールから金ワイヤを所定の長さ切り離すことで、直径の平均値が９７μｍの金の突起電極３を１２個形成した。ここで、突起電極３は金に限らず、例えば、銅や銀あるいは金合金、銅合金、銀合金で形成してもよい。
【００３２】
また、本実施の形態では、第２の電子部品２としてアルミナ配線基板を用いたが、アルミナ配線基板に限らずガラスセラミックスや窒化アルミ等を材料とするセラミックス基板や樹脂基板でもよく、さらにはシリコン，シリコン・ゲルマニュウム，ガリュウム・ヒ素，インジューム・リン等を材料とする半導体素子も適用することができる。
【００３３】
図４は突起電極３と第２の電子部品２の電極２ｃとを加圧するとともに、超音波振動伝搬体８によって接合ツール４に超音波振動が伝搬された状態を示す一部を断面とする側面図である。
第１の電子部品１の突起電極３と第２の電子部品２の電極２ｃとが位置合わせされた後、超音波振動伝搬体８がＺ軸方向に移動し、突起電極３を所定の押圧力で電極２ｃに押圧しながら、超音波振動伝搬体８が図中矢印Ａに示されるように超音波振動を第１の電子部品１に伝搬する。所定の押圧力と超音波振動によって突起電極３と電極２ｃとがこすれあい表面の汚れや膜が除去されて両者は固相接合される。
【００３４】
本実施の形態においては、接合ステージ６を１５０℃に加熱した状態で、第１の電子部品１であるシリコン材料の半導体素子と第２の電子部品２であるアルミナ配線基板とを１２００ｇｆの押圧力で加圧するとともに片側１μｍの振幅で６０ＫＨｚの超音波振動を伝搬した。
【００３５】
図５は第１の電子部品１の突起電極３と第２の電子部品の電極２ｃとの接合が進行した電子部品接続工程を示すとともに、突起電極３と電極２ｃとの接合力が増加し、接合ツール４に対して超音波振動伝搬体８が矢印Ｂ方向にすべった状態を示す一部を断面とする側面図である。
【００３６】
電子部品接続工程においては、突起電極３が電極２ｃに押圧されながら超音波振動が伝搬され、所定の押圧力と超音波振動によって突起電極３と電極２ｃとが固相接合される。そして、突起電極３と電極２ｃにとの接合が進行し、突起電極３と電極２ｃとの接合力が増加し所定の大きさ以上になったとき、接合ツール４は超音波振動伝搬体８のすべり面８ｃに対してすべり始める。突起電極３と電極２ｃとの接合力に対してすべり始める摩擦抵抗を調節するには、すべり面８ｃ及びこれに対面して接触する接合ツール４の接触面の滑らかさを適正なものにするとともに、真空吸着穴８ｂによる真空吸着力を適度に変化させて調節する。
【００３７】
本実施の形態においては、片側１μｍの振幅で６０ＫＨｚの超音波振動を０．３秒間伝搬し、金の突起電極３と金の電極２ｃとをせん断破断荷重７０ｇｆ／バンプ以上で接合した。このとき、突起電極３と電極２ｃとの接合が進行して、両者間に働く接合力が所定の値まで増した場合、超音波振動伝搬体８に対して接合ツール４がすべり始め、第１の電子部品１の裏面は破損することがなかった。なお、接合ツール４とすべり面８ｃとの摩擦抵抗を所定の値とするために、超音波振動の伝搬中は真空吸着穴８ｂによる接合ツール４の真空吸着を停止した。
【００３８】
一方、同じ対象物、すなわち、第１の電子部品１にシリコン材料の半導体素子、第２の電子部品２にアルミナ配線基板を適用して、図５に示す従来の方法で接合した場合、超音波振動の伝搬時間が０．１秒以下では第１の電子部品１の裏面に破損は生じなかったものの、最小のせん断破断荷重が２５ｇｆ／バンプとなり十分な接合力が得られなかった。また、超音波振動の伝搬時間を０．１秒より長くしてゆくとそれにともない接合力は増したが、第１の電子部品１と接合ツール４の間に位置ずれが生じ第１の電子部品１の裏面が破損した。
【００３９】
図６は真空吸着穴８ａの真空吸着を停止するとともに真空吸着穴８ｂで再び接合ツール４を真空吸着保持し、超音波振動伝搬体８を上方に移動させて第１の電子部品１と接合ツール４とを離間させた状態を示す一部を断面とする側面図である。図７は接合ツール４を接合ツールステージ９に置く状態を示す一部を断面とする側面図である。
【００４０】
第１の電子部品１の突起電極３と第２の電子部品の電極２ｃとの接合が終了すると、超音波振動伝搬体８がＺ軸で第１の電子部品１と離れる上方向に移動し、その後ＸＹ平面内で移動して接合ツールステージ９に向かう、そして再び下降して接合ツールステージ９の所定の位置に接合ツール４を置く、そして真空吸着穴８ｂの真空吸着を停止し超音波振動伝搬体８は上方に逃げる。
【００４１】
図８は両側から位置合せ爪１０で接合ツール４を押し、接合ツール４を接合ステージ９の所定の位置に移動させる接合ツール位置決め工程を示す一部を断面とする側面図である。
接合ツール位置決め工程においては、接合ツールステージ９の所定の位置に置かれた接合ツール４は、四方から図中矢印Ｃのようにスライドして接合ツール４の各面を押す位置合せ爪１０によって所定の位置に位置決めされる。その後、工程は図１に示される状態に戻るが、接合ツール４は、超音波振動伝搬体８に対して正確に位置決めされた位置にあり、図２に示される接合ツール吸着工程では、接合ツール４は超音波振動伝搬体８の所定の位置に正確に吸着される。
【００４２】
以上のように本実施の形態の電子部品製造装置および電子部品製造方法においては、突起電極３と電極２ｃとの接合が進行して両者間の接合力が増加しても、接合ツール４と第１の電子部品１の裏面との間で位置ずれが生じないので、第１の電子部品１の裏面が破損することがない。
【００４３】
また、さらに、接合ツール４と超音波振動伝搬体８との間にすべりが生じるため、突起電極３と電極２ｃとの接合がさらに進行して両者間の接合部に大きな超音波振動が加わり続けても接合部が破損することもない。
【００４４】
なお、接合ツール４と超音波振動伝搬体８のすべり面８ｃとの摩擦抵抗をすくなくしてすべりを生じやすくするため、接合ツール４の裏面に凹部を設けてすべり面８ｃとの接触面積を低減してもよい。さらには、接合中に真空吸着穴８ｂから逆に空気を吹き付けて接合ツール４と超音波振動伝搬体８との摩擦抵抗を低減してもよい。
【００４５】
実施の形態２．
図９から図１６はこの発明の実施の形態２による電子部品製造装置および電子部品製造方法を示す一部を断面とする側面図である。図９から図１６において、実施の形態１と同一または相当部分には同一符号を付し、その説明を省略する。本実施の形態においては、実施の形態１に対して、接合ツール４が異なったものとなっている。図９から図１６において、４ｄは接合ツール４のスライド部、４ｃは接合ツール４の真空吸着穴、４ｆは接合ツール４に設けられた電子部品把持手段としての把持爪、８ｄは超音波振動伝搬体８の真空吸着穴である。その他の構成は実施の形態１と概略同様である。
【００４６】
図９は接合ツールステージ９上の接合ツール４と超音波振動伝搬体８とが位置合わせされた状態を示す一部を断面とする側面図である。接合ツール４は、第１の電子部品１を真空吸着する真空吸着穴４ａと、真空吸着穴４ｃ内部の空気圧を可変させることでスライドするスライド部４ｄを備えている。スライド部４ｄは接合ツール本体４ｅに対して進退動可能に設けられている。スライド部４ｄと接合ツール本体４ｅの間には、図示しない弾性体が縮設されている。この弾性体により、スライド部４ｄは、常時は接合ツール本体４ｅと離れるように付勢されている。そして、真空吸着穴４ｃによって内部を減圧されて接合ツール本体４ｅに近づく方向に移動する。接合ツール本体４ｅとスライド部４ｄには、それぞれ把持爪４ｆ，４ｆが突設されている。２つの把持爪４ｆ，４ｆは互いに近づく方向に移動することで第１の電子部品１を挟んで挟持する。
本実施の形態では、接合ツール４はステンレス鋼で作製されているが、ステンレス鋼に限定されることはなく、例えばセラミックス材料が用いられてもよい。
【００４７】
図１０は超音波振動伝搬体８の振動伝達端のすべり面８ｃに接合ツール４が真空吸着穴８ｂによって吸着される接合ツール吸着工程を示す一部を断面とする側面図である。図１１は第１の電子部品１を真空吸着穴８ａで吸引して接合ツール４の電子部品保持部４ｂに真空吸着するとともに、真空吸着穴８ｄを真空吸引して接合ツール４のスライド部４ｄをスライドさせ、第１の電子部品１の対向する１対の側面を挟み込んで保持する第１電子部品吸着工程と、第２の電子部品２を第１の面２ａを外方に向けて電子部品固定部６ａに固定する第２電子部品固定工程とを示すとともに、第１の電子部品１の電極１ｃに形成された突起電極３と、接合ステージ６に真空吸着保持された第２の電子部品２の電極２ｃとが位置合わせされた状態を示す一部を断面とする側面図である。
【００４８】
第１電子部品吸着工程においては、振動伝達端のすべり面８ｃに接合ツール４を吸着した超音波振動伝搬体８が、例えば接合ステージ６に対して水平方向であるＸＹ平面内で移動して、図示しない載置台等に置かれた第１の電子部品１を真空吸着穴８ａで吸引して接合ツール４の電子部品保持部４ｂに真空吸着保持する。このとき、同時に真空吸着穴８ｄから空気を吸引して接合ツール４のスライド部４ｄをスライドさせ、第１の電子部品１の対向する１対の側面を把持爪４ｆ，４ｆで挟み込んで保持する。
【００４９】
第２電子部品固定工程においては、接合ステージ６の電子部品固定部６ａに図示しない電子部品載置装置によって第２の電子部品２が第１の面２ａを外方に向けて載置され、真空吸着穴５によって真空吸着されて固定される。
その後、図１１に示されるように第１の電子部品１の電極１ｃに形成された突起電極３と、接合ステージ６に真空吸着保持された第２の電子部品２の電極２ｃとが位置合わせされる。
【００５０】
本実施の形態では、第１の電子部品１としてヒ化ガリュウム材料の半導体素子を用いている。しかしながら、第１の電子部品１として適用される部品は、ヒ化ガリュウム材料の半導体素子に限られるものではなく、シリコン、シリコン・ゲルマニュウムの合体、あるいはリン化インジューム等を材料とする他の半導体素子でもよい。そしてさらには、セラミックス配線基板や樹脂配線基板も適用することができる。
【００５１】
本実施の形態で用いたヒ化ガリュウム材料の半導体素子には、直径２５μｍの金ワイヤの先端を溶融凝固させて直径７５μｍの金ボールを形成した後、金ボールを電極に接合し、金ボールから金ワイヤを所定の長さ切り離すことで、直径の平均値が９７μｍの金の突起電極３を３０個形成した。ここで、突起電極３は金に限らず、例えば、銅や銀あるいは金合金、銅合金、銀合金で形成してもよい。
【００５２】
また、本実施の形態では、第２の電子部品２としてアルミナ配線基板を用いたが、アルミナ配線基板に限らずガラスセラミックスや窒化アルミ等を材料とするセラミックス基板や樹脂基板でもよく、さらにはシリコン，シリコン・ゲルマニュウム，ガリュウム・ヒ素，インジューム・リン等を材料とする半導体素子も適用することができる。
【００５３】
図１２は突起電極３と第２の電子部品の電極２ｃとを加圧するとともに、接合ツール４とスライド部４ｄに挟み込まれた第１の電子部品１に挟持する１対の側面に垂直な方向に超音波振動が伝搬された状態を示す一部を断面とする側面図である。
【００５４】
第１の電子部品１の突起電極３と第２の電子部品２の電極２ｃとが位置合わせされた後、超音波振動伝搬体８がＺ軸方向に移動し、突起電極３を所定の押圧力で電極２ｃに押圧しながら、超音波振動伝搬体８が図中矢印Ｄに示されるように超音波振動を第１の電子部品１に伝搬する。所定の押圧力と超音波振動によって突起電極３と電極２ｃとがこすれあい表面の汚れや膜が除去されて固相接合される。
【００５５】
本実施の形態においては、超音波振動方向に垂直な２つの側面を接合ツール４で挟み込むことで、突起電極３の数が増して接合に大きな超音波出力が必要となる場合でも、角錐型接合ツールのように第１の電子部品１と接合ツール４との接触部に過大な荷重集中が生じることがなく、化合物半導体のように脆弱な部品でも破損することがない。
【００５６】
本実施の形態においては、接合ステージ６を１５０℃に加熱した状態で、第１の電子部品１であるヒ化ガリュウム材料の半導体素子と第２の電子部品２であるアルミナ配線基板とを２７００ｇｆの押圧力で加圧するとともに片側２μｍの振幅で６０ＫＨｚの超音波振動を伝搬した。
【００５７】
図１３は第１の電子部品１の突起電極３と第２の電子部品の電極２ｃとの接合が進行した電子部品接続工程を示すとともに、突起電極３と電極２ｃとの接合力が増加し、接合ツール４に対して超音波振動伝搬体８が矢印Ｅ方向にすべった状態を示す一部を断面とする側面図である。
電子部品接続工程においては、突起電極３が電極２ｃに押圧されながら超音波振動が伝搬され、所定の押圧力と超音波振動によって突起電極３と電極２ｃとが固相接続される。そして、突起電極３と電極２ｃにとの接合が進行し、突起電極３と電極２ｃとの接合力が増加し所定の大きさ以上になったとき、接合ツール４は超音波振動伝搬体８のすべり面８ｃに対してすべり始める。突起電極３と電極２ｃとの接合力に対してすべり始める摩擦抵抗を調節するには、すべり面８ｃ及びこれに対向して接触する接合ツール４の接触面の滑らかさを適正なものにするとともに、真空吸着穴８ｂによる真空吸着力を適度に変化させて調節する。
【００５８】
本実施の形態においては、突起電極３を３０個形成したが、突起電極３の数が増加すると、これに伴い突起電極３と電極２ｃとの間に生じる接合力が大きくなる。そのため、両者の接合が十分に進行する前に接合ツール４とすべり面８ｃとの間ですべりが生じてしまう場合がある。接合が十分に進行する前に接合ツール４がすべり面８ｃに対してすべると超音波振動が接合部に伝わらず接合が完全に行われない問題が生じる。
【００５９】
そこで、本実施の形態では、超音波振動伝搬開始から０．１秒間は真空吸着穴８ｂで接合ツール４を真空吸着したままとし、超音波振動伝搬体８と接合ツール４とのすべりを防止して接合を進ませた。その後、真空吸着を停止してさらに超音波振動を０．４秒間伝搬した。これにより、素子裏面の破損を生じさせることなく、金の突起電極３とアルミナ配線板の厚さ３μｍの金の電極２ｃとをせん断破断荷重７５ｇｆ／バンプ以上で接合することができた。
【００６０】
本実施の形態では、真空吸着の停止のタイミングは、超音波振動の伝搬時間で得ている。このタイミングは、接合中の超音波振幅，超音波振動子のインピーダンス，荷重等を測定してタイミングを得ることもできる。すなわち、接合が進行するにつれて超音波振幅はしだいに小さくなるので、これを検出しながら接合を行い所定の大きさ以下になったときに、真空吸着を停止するあるいは逆に空気を吹き付けることで接合ツール４と超音波振動伝搬体８との摩擦抵抗を低減してもよい。
また、接合が進行するにつれて超音波インピーダンスしだいに大きくなるので、これを検出しながら接合を行い所定の大きさ以上になったときに、真空吸着を停止するあるいは逆に空気を吹き付けることで接合ツール４と超音波振動伝搬体８との摩擦抵抗を低減してもよい。
さらには、接合が進行するにつれて超音波振動伝搬体８に作用する荷重はしだいに大きくなるので同様の方法でタイミングの制御に用いることができる。
【００６１】
図１４は真空吸着穴８ａの真空吸着を停止するとともに真空吸着穴８ｂで再び接合ツール４を真空吸着保持し、超音波振動伝搬体８を上方に移動させて第１の電子部品１と接合ツール４とを離間させた状態を示す一部を断面とする側面図である。図１５は接合ツール４を接合ツールステージ９に置く状態を示す一部を断面とする側面図である。
【００６２】
第１の電子部品１の突起電極３と第２の電子部品の電極２ｃとの接合が終了すると、超音波振動伝搬体８がＺ軸で第１の電子部品１と離れる上方向に移動し、その後ＸＹ平面内で移動して接合ツールステージ９に向かう、そして再びＺ軸方向に下降して接合ツールステージ９の所定の位置に接合ツール４を置く、そして真空吸着穴８ｂの真空吸着を停止し超音波振動伝搬体８は上方に逃げる。
【００６３】
図１６は両側から位置合せ爪１０で接合ツール４を押し、接合ツール４を接合ステージ９の所定の位置に移動させる接合ツール位置決め工程を示す一部を断面とする側面図である。
接合ツール位置決め工程においては、接合ツールステージ９の所定の位置に置かれた接合ツール４は、四方から図中矢印Ｆのようにスライドして接合ツール４の各面を押す位置合せ爪１０にて所定の位置に位置決めされる。その後、工程は図９に示される状態に戻るが、接合ツール４は、超音波振動伝搬体８に対して位置決めされた位置にあり、図１０に示される接合ツール吸着工程では、接合ツール４は超音波振動伝搬体８の所定の位置に正確に吸着される。
【００６４】
以上のように本実施の形態の電子部品製造装置および電子部品製造方法においては、接合ツール４は、概略矩形平板状の第１の電子部品１の対向する２辺を把持する電子部品把持手段としての２つの把持爪４ｆ，４ｆを有し、真空吸着穴８ａによって吸着しながら把持爪４ｆ，４ｆで把持して第１の電子部品１を電子部品保持部４ｂに保持する。そのため、接合ツール４と第１の電子部品１の裏面との間に発生する位置ずれをさらに抑制することができ、さらに第１の電子部品１の裏面の破損を防止することがなくなる。
【００６５】
尚、本実施の形態においては、把持爪４ｆ，４ｆを動かす駆動力として気体の圧力を利用したが、他に液体による圧力や電磁力あるいはバネや圧電素子やネジによる圧力を用いても同様の効果が得られる。また、第１の電子部品１の２辺を挟み込んでいるが、電子部品把持手段は、第１の電子部品１と接合ツール４とのすべりを防止することが目的であり、３辺あるいは４辺を把持してもよいことは言うまでもない。
【００６６】
実施の形態３．
図１７から図２０はこの発明の実施の形態３による電子部品製造装置および電子部品製造方法を示す一部を断面とする側面図である。図１７から図２０において、実施の形態１と同一または相当部分には同一符号を付し、その説明を省略する。図１７から図２０において、１１は超音波振動伝搬体８の振動伝達端に設けられ接合ツール４を超音波振動方向と同じ方向に移動可能に支持する弾性体としてのバネである。バネ１１は超音波振動伝搬体８と接合ツール４との間で２方向から接合ツール４を押圧して接合ツール４を所定の位置に配置する。その他の構成は実施の形態１と概略同様である。
【００６７】
図１７は第１の電子部品１を真空吸着穴８ａで吸引して接合ツール４の電子部品保持部４ｂに真空吸着保持する第１電子部品吸着工程と、第２の電子部品２を第１の面２ａを外方に向けて電子部品固定部６ａに固定する第２電子部品固定工程とを示すとともに、第１の電子部品１の電極１ｃに形成された突起電極３と、接合ステージ６に真空吸着保持された第２の電子部品２の電極２ｃとが位置合わせされた状態を示す一部を断面とする側面図である。
【００６８】
第１電子部品吸着工程においては、振動伝達端に接合ツール４を移動可能に支持した超音波振動伝搬体８が接合ステージ６に対して水平方向であるＸＹ平面内で移動して、図示しない載置台に置かれた第１の電子部品１を真空吸着穴８ａで吸引して接合ツール４の電子部品保持部４ｂに真空吸着保持する。
【００６９】
第２電子部品固定工程においては、接合ステージ６の電子部品固定部６ａに図示しない電子部品載置装置によって第２の電子部品２が第１の面２ａを外方に向けて載置され、真空吸着穴５によって真空吸着されて固定される。
その後、図１７に示されるように第１の電子部品１の電極１ｃに形成された突起電極３と、接合ステージ６に真空吸着保持された第２の電子部品２の電極２ｃとが位置合わせされる。
【００７０】
本実施の形態では、接合ツール４はステンレス鋼で作製されている。しなしながら、ステンレス鋼に限られるものではなく、例えばセラミックス材料で作製されてもよい。さらには、実施の形態２のように第１の電子部品１の対向する２辺を把持する手段を有する接合ツールを用いてもよい。
【００７１】
本実施の形態では、第１の電子部品１としてヒ化ガリュウム材料の半導体素子を用いている。しかしながら、第１の電子部品１として適用される部品は、ヒ化ガリュウム材料の半導体素子に限られるものではなく、シリコン、シリコン・ゲルマニュウムの合体、あるいはリン化インジューム等を材料とする他の半導体素子でもよい。そしてさらには、セラミックス配線基板や樹脂配線基板も適用することができる。
【００７２】
本実施の形態で用いたヒ化ガリュウム材料の半導体素子には、直径２５μｍの金ワイヤの先端を溶融凝固させて直径７５μｍの金ボールを形成した後、金ボールを電極に接合し、金ボールから金ワイヤを所定の長さ切り離すことで、直径の平均値が９７μｍの金の突起電極３を８個形成した。ここで、突起電極３は金に限らず、例えば、銅や銀あるいは金合金、銅合金、銀合金で形成してもよい。
【００７３】
また、本実施の形態では、第２の電子部品２としてアルミナ配線基板を用いたが、アルミナ配線基板に限らずガラスセラミックスや窒化アルミ等を材料とするセラミックス基板や樹脂基板でもよく、さらにはシリコン，シリコン・ゲルマニュウム，ガリュウム・ヒ素，インジューム・リン等を材料とする半導体素子も適用することができる。
【００７４】
図１８は突起電極３と第２の電子部品２の電極２ｃとを加圧するとともに、超音波振動伝搬体８によって接合ツール４に超音波振動が伝搬された状態を示す一部を断面とする側面図である。
【００７５】
第１の電子部品１の突起電極３と第２の電子部品２の電極２ｃとが位置合わせされた後、超音波振動伝搬体８がＺ軸方向に移動し、突起電極３を所定の押圧力で電極２ｃに押圧しながら、超音波振動伝搬体８が図中矢印Ｇに示されるように超音波振動を第１の電子部品１に伝搬する。所定の押圧力と超音波振動によって突起電極３と電極２ｃとはこすれあい表面の汚れや膜が除去されて固相接合される。
【００７６】
本実施の形態においては、接合ステージ６を１５０℃に加熱した状態で、第１の電子部品１であるヒ化ガリュウム材料の半導体素子と第２の電子部品２であるアルミナ配線基板とを８００ｇｆの押圧力で加圧するとともに片側０．８μｍの振幅で６０ＫＨｚの超音波振動を伝搬した。
【００７７】
図１９は第１の電子部品１の突起電極３と第２の電子部品の電極２ｃとの接合が進行した電子部品接続工程を示すとともに、突起電極３と電極２ｃとの接合力が増加し、接合ツール４に対して超音波振動伝搬体８が矢印Ｈ方向にすべった状態を示す一部を断面とする側面図である。
【００７８】
電子部品接続工程においては、突起電極３が電極２ｃに押圧されながら超音波振動が伝搬され、所定の押圧力と超音波振動によって突起電極３と電極２ｃとが固相接続される。そして、突起電極３と電極２ｃにとの接合が進行し、突起電極３と電極２ｃとの接合力が増加し所定の大きさ以上になったとき、接合ツール４は超音波振動伝搬体８のすべり面８ｃに対してすべり始める。突起電極３と電極電極２ｃとの接合力に対してすべり始める摩擦抵抗を調節するには、すべり面８ｃ及びこれに対向して接触する接合ツール４の接触面の滑らかさを適正なものにする。
【００７９】
本実施の形態においては、接合ステージ６を１５０℃に加熱した状態で、第１の電子部品１であるヒ化ガリュウム材料の半導体素子と第２の電子部品２であるアルミナ配線基板とを８００ｇｆの押圧力で加圧するとともに片側０．８μｍの振幅で６０ＫＨｚの超音波振動を伝搬した。
【００８０】
図２０は真空吸着穴８ａの真空吸着を停止し、超音波振動伝搬体８を上方に移動させて第１の電子部品１と接合ツール４とを分離した状態を示す一部を断面とする側面図である。
【００８１】
以上のように本実施の形態の電子部品製造装置および電子部品製造方法においては、接合ツール４は、弾性体としてのバネ１１により支持されて超音波振動伝搬体８の振動伝達端に常時設けられている。そのため、超音波振動伝搬体８に接合ツール４を吸着する接合ツール吸着工程や超音波振動伝搬体８に対して接合ツール４の位置決めを行う接合ツール位置決め工程がなくなり、全体として加工時間が削減され、生産性が向上しコストをさげることができる。
尚、本実施の形態においては、接合条件によって適度な弾性力を有するバネ１１を選択することにより適正な接合を行うことができる。
【００８２】
【発明の効果】
この発明に係る電子部品製造装置は、第１の面に複数の電極が形成された第２の電子部品を、第１の面を外方に向けて電子部品固定部に固定する接合ステージと、接合ステージに対して移動可能に設けられ、第１の電子部品に超音波振動を伝搬する超音波振動伝搬体と、超音波振動伝搬体の振動伝達端に超音波振動方向と同じ方向に移動可能に支持され、超音波振動伝搬体と反対側の面に電子部品保持部が形成され、第１の面に複数の突起電極が形成され第１の面が第２の電子部品に対向するように電子部品保持部に配置された第１の電子部品を、電子部品保持部に設けられた電子部品吸着手段により吸着して保持する接合ツールとを備え、超音波振動伝搬体は、第１の電子部品の突起電極を第２の電子部品の電極に位置決めし、突起電極を電極に押圧しながら超音波振動伝搬体を振動させて超音波振動を第１の電子部品に伝搬するとともに、突起電極と電極との間に所定の接合力が生じたときに接合ツールを超音波振動方向にすべらせながら第２の電子部品に第１の電子部品を接続する。そのため、第１の電子部品と第２の電子部品の接合中に、接合ツールに対して第１の電子部品が位置ずれを発生することがなくなる。その結果、第１の電子部品を破損させることなく、第１の電子部品と第２の電子部品とを安定した状態で接合することができる。
【００８３】
また、超音波振動伝搬体は、接合ツール吸着手段によって振動伝達端に設けられたすべり面に接合ツールを吸着して超音波振動方向と同じ方向に移動可能に支持する。そのため、電子部品吸着手段と同じ駆動源を用いて接合ツールをすべり面に吸着することができ、簡単な構成とすることができるので、コストダウンをすることができる。
【００８４】
また、超音波振動伝搬体は、振動伝達端に設けられた弾性体を介して接合ツールを超音波振動方向と同じ方向に移動可能に支持する。そのため、接合ツールに力が働かなくなったとき、弾性体は接合ツールを所定の位置に支持するので、超音波振動伝搬体に対して接合ツールを位置決めする動作は、第１の電子部品から接合ツールを離間させるのみの動作でよく、製造時間を短縮することができるので、コストダウンをすることができる。
【００８５】
また、接合ツールは、概略矩形の第１の電子部品の少なくとも対向する２辺を把持する電子部品把持手段を有し、電子部品吸着手段により吸着しながら電子部品把持手段によって把持して第１の電子部品を電子部品保持部に保持する。そのため、第１の電子部品が安定して保持され、接合ツールに対して第１の電子部品がさらに位置ずれを発生することがなくなり、第１の電子部品と第２の電子部品とをさらに安定した状態で接合することができる。
【００８６】
また、超音波振動伝搬体に対向する対向面に接合ツールを位置決めする位置合せ爪を有する接合ツールステージをさらに備え、超音波振動伝搬体は、接合ツールステージによって位置決めされた接合ツールを接合ツール吸着手段によってすべり面に吸着する。そのため、超音波振動伝搬体から離脱してしまう接合ツールを簡単な構成で位置決めすることができ、コストダウンをすることができる。
【００８７】
また、この発明に係る電子部品製造方法は、第１の電子部品に超音波振動を伝搬する超音波振動伝搬体と、超音波振動伝搬体の振動伝達端に超音波振動方向と同じ方向に移動可能に支持され、超音波振動伝搬体と反対側の面に電子部品保持部が形成され、電子部品保持部に設けられた電子部品吸着手段により電子部品保持部に第１の電子部品を保持する接合ツールと、電子部品保持部に対向する面に第２の電子部品を固定する電子部品固定部が設けられた接合ステージとを有する電子部品製造装置を使用する電子部品製造方法であって、第１の面に複数の電極が形成された第２の電子部品を、第１の面を外方に向けて電子部品固定部に固定する第２電子部品固定工程と、第１の面に複数の突起電極が形成された第１の電子部品を、第１の面が第２の電子部品に対向するように電子部品保持部に吸着する第１電子部品吸着工程と、第１の電子部品の突起電極を第２の電子部品の電極に位置決めし、突起電極を電極に押圧しながら超音波振動伝搬体を振動させて超音波振動を第１の電子部品に伝搬するとともに、突起電極と電極との間に所定の接合力が生じたときに接合ツールを超音波振動方向にすべらせながら第２の電子部品に第１の電子部品を接続する電子部品接続工程とを備えている。そのため、電子部品接続工程において、第１の電子部品と第２の電子部品の接合中に、接合ツールに対して第１の電子部品が位置ずれおこすことがなく、第１の電子部品が破損することがなくなり、第１の電子部品と第２の電子部品とが安定した状態で接合される。
【００８８】
また、接合ツールは超音波振動伝搬体に設けられた接合ツール吸着手段によって振動伝達端に設けられたすべり面に吸着されて支持され、接合ツールを振動伝達端のすべり面に吸着する接合ツール吸着工程をさらに備えている。そのため、接合ツール吸着工程では、第１電子部品吸着工程と同じ駆動源の電子部品吸着手段にて接合ツールをすべり面に吸着し、装置を簡単な構成とすることができるので、コストダウンをすることができる。
【００８９】
また、超音波振動伝搬体に対して接合ツールを所定の位置に位置決めする接合ツール位置決め工程をさらに備え、接合ツール吸着工程は、接合ツール位置決め工程によって位置決めされた接合ツールをすべり面に吸着する。そのため、超音波振動伝搬体から離脱してしまう接合ツールを簡単な動作にて位置決めすることができる。
【００９０】
さらに、第１電子部品吸着工程は、概略矩形の第１の電子部品の少なくとも対向する２辺を把持しながら第１の電子部品を電子部品保持部に吸着する。そのため、電子部品接続工程において、第１の電子部品と第２の電子部品の接合中に、接合ツールに対して第１の電子部品がさらに位置ずれおこすことがなく、第１の電子部品がさらに破損することがなくなり、第１の電子部品と第２の電子部品とがさらに安定した状態で接合される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１の接合ツールと超音波振動伝搬体とが位置合わせされた状態を示す一部を断面とする側面図である。
【図２】この発明の実施の形態１のすべり面に接合ツールが吸着される接合ツール吸着工程を示す一部を断面とする側面図である。
【図３】この発明の実施の形態１の第１の電子部品を接合ツールの電子部品保持部に真空吸着保持する第１電子部品吸着工程と、第２の電子部品２を電子部品固定部に固定する第２電子部品固定工程とを示すとともに、第１の電子部品と第２の電子部品とが位置合わせされた状態を示す一部を断面とする側面図である。
【図４】この発明の実施の形態１の突起電極と電極とを加圧するとともに接合ツールに超音波振動が伝搬された状態を示す一部を断面とする側面図である。
【図５】この発明の実施の形態１の突起電極と電極との接合力が増加し接合ツールに対して超音波振動伝搬体がすべった状態を示す一部を断面とする側面図である。
【図６】この発明の実施の形態１の超音波振動伝搬体を上方に移動させて第１の電子部品と接合ツールとを離間させた状態を示す一部を断面とする側面図である。
【図７】この発明の実施の形態１の接合ツールを接合ツールステージに置く状態を示す一部を断面とする側面図である。
【図８】この発明の実施の形態１の位置合せ爪にて接合ツールを位置決めする接合ツール位置決め工程を示す一部を断面とする側面図である。
【図９】この発明の実施の形態２の接合ツールと超音波振動伝搬体とが位置合わせされた状態を示す一部を断面とする側面図である。
【図１０】この発明の実施の形態２のすべり面に接合ツールが吸着される接合ツール吸着工程を示す一部を断面とする側面図である。
【図１１】この発明の実施の形態２の第１の電子部品を接合ツールの電子部品保持部に真空吸着するとともに第１の電子部品１の対向する１対の側面を挟み込んで保持する第１電子部品吸着工程と、第２の電子部品２を電子部品固定部に固定する第２電子部品固定工程とを示すとともに、第１の電子部品と第２の電子部品とが位置合わせされた状態を示す一部を断面とする側面図である。
【図１２】この発明の実施の形態２の突起電極と電極とを加圧するとともに接合ツールに超音波振動が伝搬された状態を示す一部を断面とする側面図である。
【図１３】この発明の実施の形態２の突起電極と電極との接合力が増加し接合ツールに対して超音波振動伝搬体がすべった状態を示す一部を断面とする側面図である。
【図１４】この発明の実施の形態２の超音波振動伝搬体を上方に移動させて第１の電子部品と接合ツールとを離間させた状態を示す一部を断面とする側面図である。
【図１５】この発明の実施の形態２の接合ツールを接合ツールステージに置く状態を示す一部を断面とする側面図である。
【図１６】この発明の実施の形態２の位置合せ爪にて接合ツールを位置決めする接合ツール位置決め工程を示す一部を断面とする側面図である。
【図１７】この発明の実施の形態３の第１の電子部品を接合ツールの電子部品保持部に真空吸着保持する第１電子部品吸着工程と、第２の電子部品２を電子部品固定部に固定する第２電子部品固定工程とを示すとともに、第１の電子部品と第２の電子部品とが位置合わせされた状態を示す一部を断面とする側面図である。
【図１８】この発明の実施の形態３の突起電極と電極とを加圧するとともに接合ツールに超音波振動が伝搬された状態を示す一部を断面とする側面図である。
【図１９】この発明の実施の形態３の突起電極と電極との接合力が増加し接合ツールに対して超音波振動伝搬体がすべった状態を示す一部を断面とする側面図である。
【図２０】この発明の実施の形態３の超音波振動伝搬体を上方に移動させて第１の電子部品と接合ツールとを離間させた状態を示す一部を断面とする側面図である。
【図２１】従来の電子部品の製造方法および製造装置を示し、特に第１の電子部品を真空吸着保持し、第２の電子部品を接合ステージに固定し、さらに両者が位置合わせされた状態を示す一部を断面とする側面図である。
【図２２】従来の電子部品の製造方法および製造装置を示し、特に突起電極が電極に加圧されるとともに超音波振動が伝搬された状態を示す一部を断面とする側面図である。
【図２３】従来の電子部品の製造方法および製造装置の別の例を示し、特に突起電極が電極に加圧されるとともに超音波振動が伝搬された状態を示す一部を断面とする側面図である。
【符号の説明】
１　第１の電子部品、２　第２の電子部品、２ｃ　電極、３　突起電極、４　接合ツール、４ａ　真空吸着穴（電子部品吸着手段）、４ｂ　電子部品保持部、４ｅ　接合ツール本体、４ｄ　スライド部、４ｆ　把持爪（電子部品把持手段）、６　接合ステージ、６ａ　電子部品固定部、８　超音波振動伝搬体、８ａ　真空吸着穴（電子部品吸着手段）、８ｂ　真空吸着穴（接合ツール吸着手段）、８ｃ　すべり面、９　接合ツールステージ、１０　位置合せ爪、１１　バネ（弾性体）。
【図１】
2004047692.tif 000003
【図２】
2004047692.tif 000004
【図３】
2004047692.tif 000005
【図４】
2004047692.tif 000006
【図５】
2004047692.tif 000007
【図６】
2004047692.tif 000008
【図７】
2004047692.tif 000009
【図８】
2004047692.tif 000010
【図９】
2004047692.tif 000011
【図１０】
2004047692.tif 000012
【図１１】
2004047692.tif 000013
【図１２】
2004047692.tif 000014
【図１３】
2004047692.tif 000015
【図１４】
2004047692.tif 000016
【図１５】
2004047692.tif 000017
【図１６】
2004047692.tif 000018
【図１７】
2004047692.tif 000019
【図１８】
2004047692.tif 000020
【図１９】
2004047692.tif 000021
【図２０】
2004047692.tif 000022
【図２１】
2004047692.tif 000023
【図２２】
2004047692.tif 000024
【図２３】
2004047692.tif 000025