(57)【要約】【目的】ＣＯＦテープ等の樹脂基板上にＩＣチップ等の電子部品を振動圧接させる。【構成】ＩＣチップ１２に振動を印加するだけでなく、ＣＯＦテープ１１にも振動を印加して、２つの振動を印加しながらＣＯＦテープ１１にＩＣチップ１２を加圧してＩＣチップ１２をＣＯＦテープ１１に圧接接合する。ＩＣチップ１１に印加される振動の周波数は、ＣＯＦテープ１１に印加される振動の周波数より大きく、又は前者の振幅は、後者の振幅より小さい。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動ヘッドに保持された電子部品を樹脂基板に圧接接合するボンディング方法において、
上記振動ヘッドに上記電子部品を固定する工程と、
上記電子部品を第１所定位置に移動する工程と、
上記樹脂基板を第２所定位置に送る工程と、
上記樹脂基板を基板搭載テーブルに保持する工程と、
上記電子部品を上記樹脂基板に近接させる工程と、
振動ヘッド用振動子の振動の周波数を基板用振動子の振動の周波数より大きい周波数とする条件で、上記振動ヘッド用振動子と基板用振動子とを励振させ上記電子部品と上記樹脂基板とを圧接する工程と、
上記電子部品を上記振動ヘッドから離間させる工程と、
上記基板搭載テーブルに固定されている上記樹脂基板を上記基板搭載テーブルから離間させる工程と
からなることを特徴とするボンディング方法。
【請求項２】
振動ヘッドに保持された電子部品を樹脂基板に圧接接合するボンディング方法において、
上記振動ヘッドに上記電子部品を保持する工程と、
上記電子部品を第１所定位置に移動する工程と、
上記樹脂基板を第２所定位置に送る工程と、
上記樹脂基板を基板搭載テーブルに固定する工程と、
上記電子部品を上記樹脂基板に近接させる工程と、
基板用振動子の振動の振幅を上記振動ヘッド用振動子の振動の振幅より大きい振幅とする条件で励振させ上記電子部品と上記樹脂基板とを圧接する工程と、
上記電子部品を上記振動ヘッドから離間させる工程と、
上記基板搭載テーブルに吸着・固定されている樹脂基板を上記基板搭載テーブルから離間させる工程と、
からなることを特徴とするボンディング方法。
【請求項３】
前記樹脂基板は、厚みが１０から２００ミクロンであることを特徴とする請求項１または２記載のボンディング方法。
【請求項４】
前記樹脂基板は、ＣＯＦテープ又はＴＡＢテープであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載のボンディング方法。
【請求項５】
前記電子部品と前記樹脂基板の少なくとも１つは、加熱されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載のボンディング方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フレキシブルなプラスチック基板に電子部品を圧接接合するボンディング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、振動を印加して電子部品をセラミックス製の基板に接合する装置が、広く実用化されている。それらの装置に用いられる振動子は、通常は１個である。セラミックス製の基板は、材質が硬く、振動を受けても変形し難い。そのため、セラミックス製の基板が物理的に固定されていれば、電子部品の振動に追従して動くことはない。その結果、電子部品とセラミックス製の基板との間に相対運動が生じて良好な摩擦接合が可能となる。しかし、振動子が１つの場合、振動方向が１つとなるため、接合部の形状が、振動方向に長い楕円になる欠点がある。この欠点を解決しようとする技術として、振動子を２個用いて、振動方向を２方向とする技術が特開平１１−２８４０２８号公報に開示されている。
【０００３】
特開平１１−２８４０２８号公報は、ＳＡＷ素子などの電子部品をフリップチップ・ボンディングするためのボンディング方法とその装置に関し、セラミック基板に形成されている金バンプと、ＳＡＷ素子などの電子部品に形成された金バンプを加熱しながら圧接する技術が開示している。その構成は、セラミックス基板に振動を印加する第１振動子と、電子部品に振動を印加する第２振動子とを有し、これら２つの振動子により複数方向から超音波を印加することにより、接合部の形状が細長くなるのを防止してより円形にすることを特徴としている。しかし、特開平１１−２８４０２８号には、フレキシブルな樹脂基板に電子部品を接合する技術は開示されていない。
【０００４】
一方、電子製品は、薄型化のために、パッケージを薄型とし易いＴＣＰ（ＴａｐｅＣａｒｒｉｅｒ　Ｐａｃｋａｇｅ）が多用されている。ＴＣＰの製造方式として、ＴＡＢ（ＴａｐｅＡｕｔｏｍａｔｅｄ　Ｂｏｎｄｉｎｇ）方式とＣＯＦ（Ｃｈｉｐ　Ｏｎ　Ｆｌｅｘｉｂｌｅ　Ｃｉｒｃｕｉｔ　Ｂｏａｒｄ　ｏｒ　Ｃｈｉｐ　Ｏｎ　Ｆｉｌｍ）方式がある。中でも、ＣＯＦ方式は、フリップチップ実装に多用されている。しかし、ＩＣチップを実装するフィルム（テープと同義）はフレキシブルなので、ＩＣチップのような電子部品を圧接して接合することはできなかった。このため、ＣＯＦ方式でテープに電子部品を接合する方法は、はんだ付け、Ａｕ−Ｓｎ、ＡＣＦ（ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ　ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ　ｆｉｌｍ）、ＡＣＰ（ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ　ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ　ｐａｓｔｅ）やＮＣＰ（ｎｏｎ　ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ　Ｐａｓｔｅ）等の接着方式が慣用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
フレキシブルな樹脂基板は、軟らかい材質であるため、振動を与えると変形しやすいという問題を有している。すなわち、電子部品を樹脂基板に固定しようとする場合、樹脂基板が電子部品に接触している部分は、その周囲を押さえ機構により押さえられていたとしても、振動子の振動に追従して動いてしまう。そのため、電子部品の表面と、この電子部品に圧接される樹脂基板の表面との相対運動（摩擦）は半減する。特に、振動の周波数が高く、且つ振幅が数十ミクロン以下と小さい振動モードの場合、この傾向は、強くなる。
【０００６】
このため、振動子が１個である従来の方法では、樹脂基板に電子部品を振動圧接しても、接着強度は極めて小さく、実用に供することはできない。また、振動子を２個使用し、電子部品と樹脂基板双方を振動させる方法は、振動子１個の場合と比較して圧接強度は高くなるが、バラツキが大きく実用にならない。このため、電子部品と樹脂基板とを圧接により接合する方法は、実用化されるに至らなかった。
【０００７】
なお、上述した種々の接合方法は、圧接による接合と比較して、接着強度と品質の信頼性に劣るという問題がある。たとえば、Ａｕ−Ｓｎ接合方法では、固相拡散温度が高く、熱ストレスが大きいため、実装できる対象部品の組み合わせは、大きく制約される。このように、従来の振動を印加する圧接接合方法をＣＯＦ方式に適用すると、接合強度のバラツキに問題があり、実用できなかった。
【０００８】
本発明者は、薄型化のためにフレキシブルな樹脂基板を用い、この樹脂基板に電子部品を圧接により固定しても、バラツキが生じない方法を探るべく、振動子を２個用いた場合の圧着強度のバラツキを、解析・研究した。その結果、圧接強度と２個の振動子のそれぞれ周波数との間に一定の法則があることを見出した。更に、圧着強度に関して、圧接強度と２個の振動子のそれぞれ振幅との間に一定の法則があることを見出した。本発明は、これの新たな知見に基づいてなされたものである。
【０００９】
すなわち、本発明の目的は、上述の種々の問題点に鑑み、フレキシブルなテープまたはフレキシブルな基板にＩＣチップ等の電子部品を高い接合強度で圧接接合する方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、振動ヘッドに保持された電子部品を樹脂基板に圧接接合するボンディング方法において、振動ヘッドに電子部品を固定する工程と、電子部品を第１所定位置に移動する工程と、樹脂基板を第２所定位置に送る工程と、樹脂基板を基板搭載テーブルに保持する工程と、電子部品を樹脂基板に近接させる工程と、振動ヘッド用振動子の振動の周波数を基板用振動子の振動の周波数より大きい周波数とする条件で、振動ヘッド用振動子と基板用振動子とを励振させ電子部品と樹脂基板とを圧接する工程と、電子部品を振動ヘッドから離間させる工程と、基板搭載テーブルに固定されている樹脂基板を基板搭載テーブルから離間させる工程と、からなることを特徴とする。
【００１１】
基板用振動子から樹脂基板に印加される振動は、その周波数が低くなると、樹脂基板と電子部品との圧接面まで効率よく到達する。一方、電子部品用振動ヘッドの振動は、限界はあるがその周波数が高くても、樹脂基板と電子部品との圧接面まで効率よく到達する。大きな振動エネルギーを樹脂基板と電子部品との圧接面に印加するためには、振動周波数を振動ヘッドの方を基板用振動子より高くすることが、極めて有効である。
【００１２】
また、本発明は、振動ヘッドに保持された電子部品を樹脂基板に圧接接合するボンディング方法において、振動ヘッドに電子部品を保持する工程と、電子部品を第１所定位置に移動する工程と、樹脂基板を第２所定位置に送る工程と、樹脂基板を基板搭載テーブルに固定する工程と、電子部品を樹脂基板に近接させる工程と、基板用振動子の振動の振幅を振動ヘッド用振動子の振動の振幅より大きい振幅とする条件で励振させ電子部品と樹脂基板とを圧接する工程と、電子部品を振動ヘッドから離間させる工程と、基板搭載テーブルに吸着・固定されている樹脂基板を基板搭載テーブルから離間させる工程と、からなることを特徴とする。
【００１３】
ＣＯＦテープには、ポリイミド樹脂やＰＥＴ樹脂が多用され、セラミックスと比較して、振動の減衰が著しく大きい。更に、樹脂は、変形し易いので、縦振動のみならず横振動でも伝達効率が悪い。振動の減衰が大きく且つ伝達効率の悪い樹脂を振動させる基板用振動子の振幅を、振動ヘッドより大きくすることにより、釣合の良い振動を、樹脂基板と振動ヘッドとの接合面に印加することができる。
【００１４】
また、樹脂は、防振材の如く厚くなると振動が伝達されにくいが、樹脂基板の厚みを薄くすると振動はある程度良好に伝達される。樹脂基板の厚みを１０から２００ミクロンとすると、樹脂基板と電子部品との圧接面に振動が十分に伝達されるので、圧接強度を高くすることができる。また、基板押え板の開口の四角形の内辺と電子部品との距離を０．５〜５ｍｍにすると、樹脂基板と電子部品との圧接面に振動が十分に伝達されるので、圧接強度を高くすることができる。
【００１５】
さらに、樹脂基板にＴＡＢテープ又はＣＯＦテープを採用することにより、ＴＣＰを製造することが可能となる。
【００１６】
また、電子部品と樹脂基板の少なくとも一方を加熱することにより、電子部品と樹脂基板との圧接強度をより大きくすることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明になるボンディング方法の実施の形態を、図を参照しながら詳細に記述する。
【００１８】
図１は、本発明のボンディング方法を実施するボンディング装置の主要な構成要素を示す図である。図中の符号１はボンディング装置、２は電子部品用振動ヘッド、２ａは振動ホーン、２ｂは振動ヘッド圧接部、２ｃは振動ヘッド用振動子、３は基板用振動ヘッド、３ａは基板用振動子、４は断熱層、５は基板加熱部、６は基板搭載テーブル、７はヒータ、８は温度センサ、９は真空吸着孔、１０は真空パイプ、１１はフレキシブルな樹脂基板となるＣＯＦテープ、１２は電子部品となるＩＣチップ、１３は基板押え板である。
【００１９】
ボンディング装置１は、上下に設けられた振動ヘッドである電子部品用振動ヘッド２と、基板用振動子ヘッド３によりＩＣチップ１２とＣＯＦテープ１１とを圧接する構造となっている。電子部品用振動ヘッド２は、振動ホーン２ａと、振動ホーン２ａの先端部の底面に設けられた振動ヘッド圧接部２ｂと、圧電素子からなる振動ヘッド用振動子２ｃからなる。振動ヘッド圧接部２ｂは、超硬材料からなるが、特にこれに限定されるものではない。振動ヘッド圧接部２ｂの表面を、窒化チタンや炭素チタン等でコートすると、その基材には拘わらず、耐久性は、著しく向上するためである。
【００２０】
振動ヘッド用振動子２ｃの振動は、振動ホーン２ａ中を伝播して振動ヘッド圧接部２ｂへ収斂する。振動ヘッド圧接部２ｂの振動の垂直成分をゼロにするために、振動ホーン２ａは、水平面に対してある角度をもって取り付けられている。これにより、振動ヘッド圧接部２ｂは、ＣＯＦテープ１１に平行な水平方向にのみ振動することとなる。振動周波数は、１０〜６０ＫＨｚである。ＩＣチップ１２の吸着、位置合わせ、カメラユニット１７からの逃げとＣＯＦテープ１１からの逃げのために、電子部品用振動ヘッド２を上下と左右に移動させる駆動機構が設けられている。
【００２１】
振動ホーン圧接部２ｂには、基板搭載テーブル６に設けられた真空吸着孔９と同様に、ＩＣチップ１２を真空吸着するための直径が０．８ｍｍの吸着孔が設けられている（図示省略）。更に、振動ホーン２ａには、基板加熱部５と同様、ヒータを埋め込まれても良い。
【００２２】
基板用振動ヘッド３は、基板用振動子３ａで励振された振動をＣＯＦテープ１１に印加する機能の他に、ＣＯＦテープ１１を吸着・保持する機能と、ＣＯＦテープ１１を加熱する機能を備えている。基板用振動子３ａには、外部から与えられた磁界に対応して伸縮する超磁歪素子を用いている。振動周波数は、１０〜３０ＫＨｚである。超磁歪材料は、熱に弱い。そのため、基板用振動子３ａと加熱部５との間に、断熱層４を設けて、基板加熱部５で発生する熱による基板用振動子３ａの過熱を防止している。なお、超磁歪素子は、圧電素子と同様に高周波振動を励振する素子で、圧電素子と比較して低い周波数領域で優れた特性を備えている。一方、電子部品のボンディング技術領域では、超磁歪素子を圧電素子で代用することも可能で、この逆も可能である。
【００２３】
断熱層４は、主に多孔質セラミックスからなる。多孔質セラミックスは、他の材料と比較すると、耐高温特性と、振動の低減衰特性と比較的高い強度特性等の総合特性が優れた断熱材である。
【００２４】
基板加熱部５は、断熱層４と基板搭載テーブル６の間に配設されている。そして、基板加熱部５には、ヒータ７と、温度センサ８と真空源へ連結する真空パイプ１０が設けられている。この基板加熱部５からの熱は、基板搭載テーブル６以外には伝導し難いように設計されている。ヒータ７は、シースヒータであり、温度センサ８は、熱電対である。
【００２５】
基板搭載テーブル６は、樹脂基板となるＣＯＦテープ１１を搭載し吸着・固定する機能の他に、圧接時の荷重を受ける機能と、ＣＯＦテープ１１へ熱を伝達する役割を担っている。
【００２６】
真空吸着孔９は、ＩＣチップ１２を取囲むロの字形をしていて、図１では両サイドの２本の溝で表示されている。
【００２７】
基板用振動ヘッド３は、ＣＯＦテープ１１を送る時に、基板搭載テーブル６とＣＯＦテープ１１とが接触しないように垂直方向に移動できるようになっている。
【００２８】
図２に示すように、基板押え板１３の中央部には、四角形の開口１４が設けられている。この開口１４は、電子部品用振動ヘッド２の先端部の底面と振動ヘッド圧接部２ｂが入るように設計されている。そして、開口１４の外周は、基板振動ヘッド３との接触を防止するために、大きな面が取られている。
【００２９】
また、基板押え板１３は、ＣＯＦテープ１１を送る時、ＣＯＦテープ１１に形成されている電気接続端子部１６（図３参照）と接触してそれらを損傷させないように、垂直方向に移動できる構造となっている。更に、基板押え板１３でＣＯＦテープ１１を押圧し固定した時、ＣＯＦテープ１１に形成されている電気接続端子部１６とＣＯＦテープ１１に圧接接合されたＩＣチップ１２を逃がす形状となっている。
【００３０】
ＣＯＦテープ１１は、真空吸着孔９と基板押え板１３によって、基板搭載テーブル６に固定されている。一方、ＣＯＦテープ１１の圧接面（図１では上面）は、ＣＯＦテープ１１の厚さ分だけ基板搭載テーブル６から離れている。ＣＯＦテープ１１はフレキシブルであり、基板押え板１３でこのＣＯＦテープ１１を固定しても、硬いセラミックス製の基板のように、ＣＯＦテープ１１の圧接面を完全に固定することはできない。
【００３１】
更に、ＣＯＦテープ１１において、圧接面の固定の程度は、上述のテープの厚みの他に基板押え板１３とＩＣチップ１２との距離に大きく依存する。真空吸着孔９の機能は、主にＣＯＦテープ１１の固定にある。ＣＯＦテープ１１は、真空吸着孔９によっても吸着固定されているが、主に基板押え板１３の押えが、ＣＯＦテープ１１を固定している。図１及び図２では、図を見やすくするために、基板押え板１３とＩＣチップ１２との距離を大きく図示してあるが、この距離は、電子部品用振動ヘッド２と接触しない範囲で極力小さくすることが好ましい。開口１４の端から圧接するＩＣチップ１２までの距離は１．５ｍｍである。好ましくは、０．５〜５ｍｍで、より好ましくは、０．８〜２ｍｍである。
【００３２】
また、振動ヘッド圧接部２ｂの振動方向と基板搭載テーブル６の振動方向は、直交している。直交すると、２つの振動が振幅を打ち消すことはなくなる。更に、振動の周波数を異ならせることにより、２つの振動の合成ベクトルは、一定の方向のみではなく、ランダムな方向をとるようになる。
【００３３】
振動ヘッド用振動子２ｃの振動周波数を４０ＫＨｚとした場合、振動ホーン２ａの振幅は約３ミクロンで、ＩＣチップ１２の振幅は、１．８ミクロンで、振幅は、６割前後に減衰する。振動ヘッド用振動子２ｃの振動周波数を６０ＫＨｚとした場合、振動ホーン２ａの振幅は約１ミクロンで、ＩＣチップ１２の振幅は、０．２ミクロンで、振幅は、２割前後に減衰する。振動周波数が高くなると振動エネルギーは大きくなるが、伝達ロスが大きくなるので、振動周波数は、振動の減衰を勘案して決める。
【００３４】
図２は、ＣＯＦテープ１１と基板押え板１３の関係を平面図で示したものである。ＣＯＦテープ１１の両端には送りのためのパーフォレーションが削孔されており、中央部には、配線（図示略）と電気接続端子部１６が形成されている。ＣＯＦテープ１１は、図２における矢印の方向に送られる。基板押え板１３には、開口１４が１個所、切り欠き１５（開口の一辺が開放）が２箇所設けられている。開口１４は、振動ヘッド圧接部２ｂが入るためのものであり、開口１４の平面寸法は、ＩＣチップ１２の平面寸法に近い方が好ましい。更に、切り欠き１５は、ＣＯＦテープ１１に設けられている電気接続端子部１６とＩＣチップ１２と接触させないための逃げ部となっている。基板押え板１３は、ＣＯＦテープ１１がフレキシブルなので、それを安定して押さえることができるように、圧接するＩＣチップ１２の周辺のみに限定せずに、ＩＣチップ１２の搭載ピッチの２〜７倍と広く押さえることのできる形状となっている。
【００３５】
図３は、振動ヘッド圧接部２ｂに吸着された後、所定位置に移動させられたＩＣチップ１２と、所定位置に送られたＣＯＦテープ１１の電気接続端子部１６とをカメラユニット１７で撮像して位置合わせする工程を説明するために図示したものである。振動ホーン２ａの先端部の底部に配設された振動ヘッド圧接部２ｂにＩＣチップ１２が吸着されている。
【００３６】
カメラユニット１７の開口１４の周辺には、リング照明２９（図８参照）が設けられていて、その光を受けてＩＣチップ１２がカメラユニット１７に撮像される。このリング照明２９を用いて、フラッシュ撮像を行うこともできる。同様に、ＣＯＦテープ１１上に設けられた未接合の電気接続端子部１６もカメラユニット１７に撮像される。なお、ＣＯＦテープ１１には、未接合の電気接続端子部１６と圧接されたＩＣチップ１２とが示され、ＣＯＦテープ１１の送り方向として、矢印が示されている。
【００３７】
図４は、カメラユニット１７の構成を説明する図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は正面図である。カメラユニット１７は、上下の画像を撮像できるように２個のカメラユニットから構成されている。カメラユニット１７は、光学系１８と撮像部１９とからなる。更に、光学系１８は、２系統に分かれ、その１つは、ＣＯＦテープ１１上の電気接続端子部１６の画像をカメラ開口２０から取り込み、プリズム２１で９０度屈折させ、更にミラー２２で９０度曲げてＣＣＤ２３にインプットする。
【００３８】
撮像部１９では、ＣＣＤ２３にインプットされた画像を電気信号に変換し、その信号を画像処理装置３２（図８参照）に伝送する。矢印は光の進行方向を示す。光学系１８の他方は、同様に、振動ヘッド圧接部２ｂに吸着されたＩＣチップ１２の画像をカメラ開口２０から取り込み、プリズム２１で９０度曲げ、更にミラー２２で９０度曲げてＣＣＤ２４にインプットする。そして、撮像部１９では、ＣＣＤ２４にインプットされた画像を電気信号に変換し、その信号を画像処理装置３２に伝送する。図４（ｂ）には、上下のカメラ開口２０とプリズム２１が図示されている。上と下の画像をそれぞれのカメラ開口２０から取り込み、同一平面上に配設された光学系１８で画像を伝送し、ＣＣＤ（２３，２４）でデジタル信号に変換する。
【００３９】
一方、電子部品用振動ヘッド２は、ＣＯＦテープ１１との位置合わせをし、カメラユニット１７が退避した後に、ＣＯＦテープ１１を圧接するために降下する。なお、通常、電子部品用振動ヘッド２を、ＣＯＦテープ１１との位置合わせ後に、垂直方向に移動させると、位置合わせ精度が低下する。この位置合わせ精度の低下を防止するためには、移動距離を短くすることが有効であるために、本実施の形態では、カメラ開口２０付近の厚さを薄くしている。カメラ開口２０付近のカメラユニット１７の厚さを薄くする手段としては、２つの光学系１８を同一平面に配設すること、あるいは光学系１８と撮像部１９を区分して、光学系１８を撮像部１９より薄くすることが好ましい。
【００４０】
なお、ＣＯＦテープ１１の位置合わせのための画像には、位置マーク（アライメント・マーク）を用いている。ＩＣチップ１２の位置合わせには、回路配線パターンを用いる。なお、ＩＣチップ１２の代わりに回路基板をＣＯＦテープ１１に接合する場合は、位置マークを用いる。位置マークの形状は、直径０．２ｍｍの○印である。その他の形状として四角形、×印等でも良く、寸法は、０．１〜５ｍｍが好ましい。
【００４１】
図５は、電子部品（ここではＩＣチップ１２とする）と樹脂基板（ここではＣＯＦテープ１１とする）上の電気接続端子部１６のアライメントに関するフローチャートである。
【００４２】
まず、電子部品用振動ヘッド２にＩＣチップ１２を固定する工程を開始する。すなわち、ＩＣチップ１２が入れられているトレイ（図示略）上に電子部品用振動ヘッド２を移動させて、ＩＣチップ１２を振動ヘッド圧接部２ｂに吸着固定する（ステップ１）。なお、トレイは、テープで裏打ちされ、カットされたウエハー基板の場合もある。
【００４３】
次に、ＩＣチップ１２を、第１所定位置に移動する工程に移る。すなわち、ＩＣチップ１２を、ＣＯＦテープ１１との圧接位置（第１所定位置）に移動させるため、ＩＣチップ１２が吸着固定された電子部品用振動ヘッド２を移動させる（ステップ２）。
【００４４】
次に、ＣＯＦテープ１１を、第２所定位置に送る工程に移る。すなわち、ＣＯＦテープ１１を基板搭載テーブル６と基板押え板１３から離間したフリーな状態にしてテープ送りをし、ＣＯＦテープ１１をＩＣチップ１２との圧接位置（第２所定位置）に移動させる（ステップ３）。
【００４５】
次に、ＣＯＦテープ１１を基板搭載テーブル６に保持する工程に移る。すなわち、基板搭載テーブル６を上昇させ、ＣＯＦテープ１１を基板搭載テーブル６に真空吸着孔９を用いて吸着する（ステップ４）。加えて、基板押え板１３を降下させて、ＣＯＦテープ１１を基板搭載テーブル６と基板押え板１３の間に固定する（ステップ５）。これにより、ＣＯＦテープ１１が基板搭載テーブル６に保持される。
【００４６】
次に、ＩＣチップ１２とＣＯＦテープ１１との位置合わせの工程に移る。まず、カメラユニット１７を位置マークが撮像できる位置に移動する（ステップ６）。そして、ＣＯＦテープ１１の位置マークと、ＩＣチップ１２の位置マークの画像を同時に撮像してカメラユニット１７に取り込む（ステップ７）。
【００４７】
次に、ＣＯＦテープ１１の位置マークの座標と、ＩＣチップ１２の位置マークの座標を計算する（ステップ８）。ＣＯＦテープ１１の位置マーク又はＩＣチップ１２の位置マークに関する座標の誤差が所定範囲外の場合（ステップ９においてＹＥＳ）、電子部品用振動ヘッド２を移動させて、位置合わせを行なう（ステップ１０）。撮像された位置マークの座標の誤差が所定範囲内の場合（ステップ９においてＮＯ）は、電子部品用振動ヘッド２の移動は行わずに、次工程に進む。
【００４８】
この実施の形態では、ＣＯＦテープ１１上の位置マークの画像を直接（テープや透明基板を透過させないで）取り込んでいるので、透明基板の光学的歪みによる位置読込精度の低下を引き起こすことなく、マーク位置の検出位置精度を向上させることができる。
【００４９】
また、２つの部品の位置合わせ精度は、２つの部品の座標を別々に測定すると、個々の原点からの座標の誤差が加算される。一方、上述の如く、２つの部品の位置を同時に測定すると、２つの測定位置の関係のみが必要で、２つの部品の原点からの座標の誤差は、関係がなくなる。換言すると、カメラユニット１７が動いていても、精度よく２つの部品の位置合わせデータを取り込むことができる。このような同時撮像は、残留振動の検出を行っていない位置制御方式であるオープン制御に有効な方法である。
【００５０】
カメラユニット１７は、位置合わせ毎に、位置マークの撮像位置に移動して位置マークを撮像し、ＩＣチップ１２をＣＯＦテープ１１に圧接する時には、撮像位置から退避している。カメラユニット１７は、短時間で完全に停止することは難しく、残留振動が残る。残留振動がある程度大きい場合、ＩＣチップ１２の位置マークとＣＯＦテープ１１上の位置マークを別々に撮像すると、測定され計算された位置マークの座標には残留振動の影響が含まれる。しかし、ＩＣチップ１２の位置合わせをＣＯＦテープ１１の位置マークを基準として同時撮像をすれば上記の問題は生じない。ＩＣチップ１２の位置マークとＣＯＦテープ１１上の位置マークを同一のカメラユニット１７で同時に撮像すると、カメラユニット１７の残留振動は、殆ど問題がなくなる。このように、本実施の形態の方法を採用すると、画像の位置合わせ精度が著しく向上する。また、上述のステップ６において、上下の画像を同時に取り込むことにより、画像取り込みのために残留振動の低下を待つ時間を短くでき、タクトの短縮をもたらす。
【００５１】
図６は、ＩＣチップ１２のバンプ電極をＣＯＦテープ１１上の電気接続端子部１６にボンディングする方法に関するフローチャートである。
【００５２】
ステップ１〜１０は、ＩＣチップ１２とＣＯＦテープ１１のアライメントに関するフローチャートとほぼ同じである。なお、この場合、ステップ６の同時撮像は、必須要件ではない。
【００５３】
以下に、図６を用いて位置合わせ後の工程について説明する。
【００５４】
まず、位置合わせ用のカメラユニット１７を退避させる（ステップ１１）。このとき、振動ホーン２ａの温度は、３００℃である。また、基板加熱部５の温度は、２００℃である。なお、加熱は、基板加熱部５のみでもよい。
【００５５】
次に、電子部品用振動ヘッド２を降下させることにより、ＩＣチップ１２をＣＯＦテープ１１に近接させる工程を行う（ステップ１２）。
【００５６】
次に、振動ヘッド用振動子２ｃの振動の周波数を基板用振動子３ａの振動の周波数より大きい周波数とする条件で、振動ヘッド用振動子２ｃと基板用振動子３ａとを励振させＩＣチップ１２とＣＯＦテープ１１とを圧接する工程を行う。より具体的には、振動ヘッド用振動子２ｃの周波数を４０ＫＨｚとし、基板用振動子３ａの周波数を１８ＫＨｚとする条件で、振動ヘッド用振動子２ｃと基板用振動子３ａを励振する（ステップ１３）。このときの振動ヘッド圧接部２ｂの振幅は、８ミクロンで、基板搭載テーブル６の振幅は、１４ミクロンである。さらに、ＩＣチップ１２をＣＯＦテープ１１の電気接続端子部１６に０．５秒押圧する（ステップ１４）。ＩＣチップ１２の寸法は、２×１０ｍｍで厚さが０．４ｍｍで、端子（バンプ）数は４０個である。圧接荷重は、大略１００グラム／バンプで、全体では、４０Ｎである。
【００５７】
次に、ＩＣチップ１２を振動ヘッド２から離間させる工程を行う。具体的には、ＩＣチップ１２を吸着している真空をブレイクして、振動ヘッド圧接部２ｂをＩＣチップ１２から離す（ステップ１５）。
【００５８】
次に、基板搭載テーブル６に固定されているＣＯＦテープ１１を、基板搭載テーブル６から離間させる工程を行う。具体的には、ＣＯＦテープ１１を吸着している真空のブレイクと、基板押え板１３の上昇を行い、ＣＯＦテープ１１をフリーにする（ステップ１６）。加えて、ＩＣチップ１２をピックアップする位置に、電子部品用振動ヘッド２を移動する。
【００５９】
次に、基板搭載テーブル６を降下させる（ステップ１７）。次に、ＣＯＦテープ１１を１ピッチ送り、次のボンディング操作に入る（ステップ１８）。
【００６０】
この実施の形態では、振動ヘッド用振動子２ｃの周波数を、基板用振動子３ａの周波数より高くしている。また、振動の振幅は、周波数とは逆で、基板用振動子３ａの振幅を振動ヘッド用振動子２ｃの振幅より大きくしている。
【００６１】
振動ヘッド用振動子２ｃの周波数は、基板用振動子３ａの周波数より低くなると、エネルギー効率が悪くなるとともに、良好な圧接強度が得られ難くなる。これは、ＣＯＦテープ１１にあたえる周波数が高いほど、ＣＯＦテープ１１の圧接面に伝達されるのロスが益々大きくなるからである。一方、ＩＣチップ１２は、振幅の減衰が小さいので、周波数をある程度高くしてエネルギーを大きくする方が得策である。このようなことから、振動ヘッド用振動子２ｃの周波数は、基板用振動子３ａの周波数の１．２〜４倍が良い。より好ましくは、１．５倍〜２．５倍である。
【００６２】
本発明において、振動ヘッド用振動子２ｃの振幅を２〜１２ミクロン、基板用振動子３ａの振幅を３〜２０ミクロンで実験を行った。振動ヘッド用振動子２ｃの振幅は、基板用振動子３ａの振幅より大きくするためには、振動の周波数を低くする必要があり、エネルギー効率が悪くなるとともに良好な圧接強度が得られ難くなる。振動ヘッド用振動子２ｃの振幅は、基板用振動子３ａの振幅の１／１．２〜１／４倍が好ましい。より好ましくは、１／１．５〜１／２．５倍である。
【００６３】
振動ホーン２ａの周波数を４０ｋＨｚとした場合、振動ホーン２ａの振幅は約３ミクロンであり、ＩＣチップ１２の振幅は、振動ホーン２ａに対して約６〜７割程度に減衰した約１．８〜２ミクロンであった。一方、振動ホーン２ａの周波数を６０ｋＨｚとした場合、振動ホーン２ａの振幅は約１ミクロンであり、ＩＣチップ１２の振幅は、振動ホーン２ａに対して約２割程度に減衰した約０．２ミクロンであった。従って、振動ホーン２ａの周波数を約４０ｋＨｚとすると、振動ホーン２ａの周波数を約６０ｋＨｚとした場合に比べて、振動ホーン２ａの振幅が大きく、かつＩＣチップ１２に伝わる振動の減衰も小さくなり、ＩＣチップ１２の接合部に与えられるエネルギーのロスが小さくなる。
【００６４】
各振動子２ｃ，３ａの励振開始とＩＣチップ１２の押圧開始のタイミングは、各振動子２ｃ，３ａの励振開始がＩＣチップ１２の押圧開始より早くても遅くても良い。より好ましい条件は、各振動子２ｃ，３ａの励振開始とＩＣチップ１２の押圧開始が同時である。
【００６５】
図７は、ＣＯＦテープ１１の厚さと実用性との関係を示す。使用したＣＯＦテープ１１は、厚さが４０ミクロンのポリイミド樹脂である。圧接強度が実用に耐える程度に高い場合は○、低い場合は×で、中間の場合△で示してある。同様に、テープ強度が実用に耐える場合○、耐えない場合×で、中間の場合△で示してある。製品の評価は、製品として合格する場合○、不合格の場合×で、中間の場合△で示している。好ましいＣＯＦテープ１１の厚さは、１０〜２００ミクロンである。より好ましいＣＯＦテープ１１の厚さは、２０〜７０ミクロンである。
【００６６】
図８は、ボンディング装置１における、電子部品用振動ヘッド２の先端部の底面に取り付けられたＩＣチップ１２を、ＣＯＦテープ１１に対して水平方向の位置決めするための位置合わせ機構２５を構成する主な要素のブロック図である。
【００６７】
図８に示すように、位置合わせ機構２５は、Ｘ軸テーブル２６と、Ｙ軸テーブル２７と、カメラユニット１７と、リング照明２９と、装置コントローラ３０と、モータドライバ３１と、画像処理装置３２と、フラッシュ照明制御機構３３とを有している。この位置合わせ機構２５は、ＩＣチップ１２のＣＯＦテープ１１に対する位置合わせを行い、このＩＣチップ１２が吸着保持されている振動ホーン２ａをＸ軸方向およびＹ軸方向に移動する。
【００６８】
Ｘ軸テーブル２６は、振動ホーン２ａのＸ軸方向への駆動を制御するためのものであり、振動ホーン２ａのＸ軸方向の位置を検出するエンコーダを有している。このＸ軸テーブル２６は、振動ホーン２ａのＸ軸方向における位置データを装置コントローラ３０、モータドライバ３１および画像処理装置３２に常時送る。
【００６９】
Ｙ軸テーブル２７は、振動ホーン２ａのＹ軸方向への駆動を制御するためのものであり、振動ホーン２ａをＹ軸方向の位置を検出するエンコーダを有している。このＹ軸テーブル２７は、振動ホーン２ａのＹ軸方向における位置データを装置コントローラ３０、モータドライバ３１および画像処理装置３２に常時送る。
【００７０】
装置コントローラ３０は、Ｘ軸テーブル２６、Ｙ軸テーブル２７、モータドライバ３１、画像処理装置３２、フラッシュ照明制御機構３３の動作を制御する。装置コントローラ３０は、Ｘ軸テーブル２６およびＹ軸テーブル２７から常時送られてくる位置データと、画像処理装置３２から送られてくる画像データとに基づいて、モータドライバ３１、画像処理装置３２およびフラッシュ照明制御機構３３の動作制御を行う。また、装置コントローラ３０は、位置データを定期的にスキャンして間欠的に読み込んでも良い。
【００７１】
装置コントローラ３０は、Ｘ軸テーブル２６およびＹ軸テーブル２７からの位置データに基づき、ＩＣチップ１２がＣＯＦテープ１１の水平方向における所定位置の上方に接近したことを認識すると、画像処理装置３２へ画像を取り込む旨の指令信号を送る。同時に、装置コントローラ３０は、フラッシュ照明制御機構３３に対して、フラッシュ照明を照射する旨の指令信号を送る。
【００７２】
モータドライバ３１は、装置コントローラ３０の制御により、振動ホーン２ａをＸ軸方向およびＹ軸方向に駆動させる。画像処理装置３２は、装置コントローラ３０の制御により、カメラユニット１７で撮影している映像を画像処理する。この画像処理装置３２は、カメラユニット１７から画像データを受け取ると共に、Ｘ軸テーブル２６およびＹ軸テーブル２７から位置データを受け取る。そして、装置コントローラ３０からの指令信号を受け取り、カメラユニット１７の撮像動作を制御すると共に、同時のタイミングでフラッシュ照明制御機構３３にフラッシュ照明動作を開始させる開始信号を送る。フラッシュ照明制御機構３３は、画像処理装置３２および装置コントローラ３０から２つの指令信号を受け取ると、リング照明２９を動作させてフラッシュ照明を行う。
【００７３】
図５に記載した位置合わせ方法は、上述したＩＣチップ１２等の電子部品と、それを実装するＣＯＦテープ１１等の樹脂基板との位置合わせ精度の向上とタクト時間の短縮を可能とするものである。対象となる基板は、フレキシブルな樹脂基板に限定されず、剛性の高い樹脂テープ、樹脂基板及びセラミックス基板に適応できる。更に、図５において２つの振動子２ｃ，３ａを用いた例を示したが、図５に記載した位置合わせ方法は、振動子が１個の場合にも適用できることも自明である。
【００７４】
また、図１と図８に記載された構成要素の一部からなるボンディング装置で、本発明のボンディング方法を用いる装置も本発明が適応できる。更に、本発明ななるボンディング方法は、この方法を用いて製造されたＣＯＦ製品やＴＣＰにも適応ができることも明らかである。
【００７５】
【発明の効果】
本発明のボンディング方法によれば、フレキシブルな樹脂基板にＩＣチップ等の電子部品を高強度に圧接接合することができる。また、フレキシブルなＣＯＦテープにＩＣチップ等の電子部品を圧接接合を可能とし、信頼性の高いＣＯＦ実装方式により液晶モジュールを工業的に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ボンディング装置の主要構成要素の正面図である。
【図２】ＣＯＦテープと基板押え板との関係を示す図である。
【図３】電子部品とＣＯＦテープとを位置合わせする工程を説明するための図である。
【図４】カメラユニットの図で、（ａ）は、平面図で、（ｂ）は側面図で、（ｃ）は正面図である。
【図５】ＩＣチップとＣＯＦテープとの位置合わせ方法に関するフローチャート図である。
【図６】ＩＣチップとＣＯＦテープとを圧接接合する製造方法に関するフローチャート図である。
【図７】フレキシブル基板の厚さと、圧接強度とテープ強度と製品評価との関係を示した図である。
【図８】位置決め駆動機構のブロック図である。
【符号の説明】
１　ボンディング装置
２　電子部品用振動ヘッド
２ａ　振動ホーン
２ｂ　振動ヘッド圧接部
２ｃ　振動ヘッド用振動子
３　基板用振動ヘッド
３ａ　基板用振動子
４　断熱層
５　基板加熱部
６　基板搭載テーブル（基板搭載台）
７　ヒータ
８　温度センサ
９　真空吸着孔
１０　真空パイプ
１１　ＣＯＦテープ（樹脂基板）
１２　ＩＣチップ（電子部品）
１３　基板押え板
１４　開口
１５　切り欠き
１６　電気接続端子部
１７　カメラユニット
１８　光学系
１９　撮像部
２０　カメラ開口
２１　プリズム
２２　ミラー
２３，２４　ＣＣＤ
２５　位置合わせ機構
２６　Ｘテーブル
２７　Ｙテーブル
２９　リング照明
３０　装置コントローラ
３１　モータドライバ
３２　画像処理装置
３３　フラッシュ照明制御機構
【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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