(57)【要約】【課題】パッケージの反りやうねり、外部端子の高低差などがあっても、パッケージを安定に支持でき、良好な接合性を確保できる電子デバイスの製造方法および製造装置を提供する。【解決手段】パッケージ１の上面に電極ランド６を形成し、この電極ランドに電子部品素子２をバンプ７を介して接合する電子デバイスの製造方法において、パッケージ１の少なくとも底部を嵌合支持するための凹部３１を有し、この凹部３１の四隅部に凸部３２を設けた支持具３０を準備し、支持具３０の凹部３１内にパッケージ１の少なくとも底部を収容し、パッケージ１の底部裏面を上記凸部３２で支持する。支持具３０に支持されたパッケージ１の電極ランド６に電子部品素子２をバンプ７を介して配置し、ボンディングツール１３によって電子部品素子２に超音波と加圧力とを加えて接合する。【選択図】                図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パッケージの上面に電極ランドを形成し、この電極ランドに電子部品素子をバンプを介して接合する電子デバイスの製造方法において、
上記パッケージの少なくとも底部を嵌合支持するための凹部を有し、この凹部の四隅部に凸部を設けた支持具を準備する工程と、
上記支持具の凹部内に上記パッケージの少なくとも底部を収容し、パッケージの底部裏面を上記凸部で支持する工程と、
上記支持具に支持されたパッケージの電極ランドに電子部品素子をバンプを介して配置し、ボンディングツールによって電子部品素子に超音波と加圧力とを加えて接合する工程と、を含む電子デバイスの製造方法。
【請求項２】
上記支持具の凹部の底部であって上記凸部以外の部位に、パッケージを吸着する吸着穴が形成され、
上記吸着穴から真空吸引することにより、パッケージを支持具の凹部の底部に吸着保持することを特徴とする請求項１に記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項３】
上記パッケージの素材がセラミックスであることを特徴とする請求項１または２に記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項４】
パッケージの上面に電極ランドを形成し、この電極ランドに電子部品素子をバンプを介して接合する電子デバイスの製造装置において、
上記パッケージの少なくとも底部を嵌合支持するための凹部を有し、この凹部の四隅部にパッケージの底部裏面を支える凸部を設けた支持具と、
上記電子部品素子に超音波と加圧力とを加え、上記支持具に支持されたパッケージの電極ランドに電子部品素子をバンプを介して接合するボンディングツールと、を備えた電子デバイスの製造装置。
【請求項５】
上記支持具の凹部の底部であって上記凸部以外の部位に、パッケージを吸着する吸着穴が形成され、
上記吸着穴は真空吸引源に接続されていることを特徴とする請求項４に記載の電子デバイスの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はパッケージの上面に電極ランドを形成し、この電極ランドに電子部品素子をバンプを介して接合する電子デバイスの製造方法および製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開２００２−２６０７９号公報
電子デバイスのパッケージ構造は、図１の（ａ）に示すように、凹形のケース１の凹部１ａの中に電子部品素子２を収容するとともに、ケース１の開口部を蓋３で閉鎖したものや、（ｂ）のように基板４の上に電子部品素子２を搭載し、その上からカバー５を被せたもの等があり、パッケージの内部を気密封止している。いずれのパッケージ構造も、ケース１の上面または基板４の上面に電極ランド６を形成し、この電極ランド６に電子部品素子２をバンプ７を介して接合し、電極ランド６をパッケージの裏面に設けた外部端子８と接続した構造となっている。
【０００３】
上記のようなパッケージ構造の電子デバイスにおいて、電子部品素子２をパッケージの電極ランド６に接合する方法として、フリップチップボンディング法が広く用いられている。すなわち、電子部品素子２の下面にバンプ７を形成しておき、このバンプ７をパッケージの電極ランド６に対面させ、電子部品素子２の背面をボンディングツールで保持し、超音波と加圧力、さらには必要に応じて熱を加えてバンプ７を電極ランド６に接合するものである。
【０００４】
フリップチップボンディングに際して、図２に示すようなパレットやキャリアテープのような支持具１０が用いられる。この支持具１０には、パッケージ１を収容する凹部１１が形成され、凹部１１の底部中央には吸着穴１２が形成されている。そして、パッケージ１の底面を吸着穴１２で吸着しながら、ボンディングツール１３で電子部品素子２に超音波と加圧力とを加えて接合する。
【０００５】
ところが、セラミックなどの素材よりなるパッケージ１では、製作時の誤差や変形により外形形状の精度が保たれているとは限らず、上下方向の反りやうねりが生じやすい。また、パッケージ１の裏面に設けた外部端子８に高低差が生じることもある。図３は反りのあるパッケージ１に電子部品素子２をフリップチップボンディングするときの様子を示す。
図３に示すように、パッケージ１の中央部が下に凸に湾曲している場合には、パッケージ１の周辺部と支持具１０の底部との間に隙間が存在し、超音波振動と荷重とによってパッケージ１の周辺部が上下動し、パッケージ１とバンプ７との位置ずれや接合不良が発生する。その結果、電子部品素子２とパッケージ１との接合部の信頼性を確保できなかった。
なお、図３ではパッケージとして、図１の（ａ）の凹型ケース１を用いた例について説明したが、図１の（ｂ）の基板４を用いた場合も同様の問題がある。
【０００６】
特許文献１には、パッケージ保持部に装着された弾性体よりなる板部材上にパッケージを載置し、パッケージ上に電子部品をボンディングツールを用いて超音波と加圧力とを加えて接合する方法が開示されている。この場合には、弾性体よりなる板部材でパッケージの変形やそりを吸収するため、不安定さを解消することが可能である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、パッケージ保持部に弾性体を用いると、弾性体のために超音波振動の伝達が悪くなり、接合性が悪化してしまうという欠点がある。また、フリップチップボンディング法では、良好な接合性を得るために加熱が行われることがあるが、加熱で弾性体が軟化して超音波振動の伝達が一層悪くなる。また、加熱により弾性体からアウトガスが発生し、パッケージの電極ランドと電子部品素子との接合力が低下したり、電子部品素子の表面にガスが堆積することで、電子部品素子の特性に悪影響を及ぼす恐れがあった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、パッケージの反りやうねり、外部端子の高低差などがあっても、パッケージを安定に支持でき、良好な接合性を確保できる電子デバイスの製造方法および製造装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、パッケージの上面に電極ランドを形成し、この電極ランドに電子部品素子をバンプを介して接合する電子デバイスの製造方法において、上記パッケージの少なくとも底部を嵌合支持するための凹部を有し、この凹部の四隅部に凸部を設けた支持具を準備する工程と、上記支持具の凹部内に上記パッケージの少なくとも底部を収容し、パッケージの底部裏面を上記凸部で支持する工程と、上記支持具に支持されたパッケージの電極ランドに電子部品素子をバンプを介して配置し、ボンディングツールによって電子部品素子に超音波と加圧力とを加えて接合する工程と、を含む電子デバイスの製造方法を提供する。
【００１０】
請求項４に係る発明は、パッケージの上面に電極ランドを形成し、この電極ランドに電子部品素子をバンプを介して接合する電子デバイスの製造装置において、上記パッケージの少なくとも底部を嵌合支持するための凹部を有し、この凹部の四隅部にパッケージの底部裏面を支える凸部を設けた支持具と、上記電子部品素子に超音波と加圧力とを加え、上記支持具に支持されたパッケージの電極ランドに電子部品素子をバンプを介して接合するボンディングツールと、を備えた電子デバイスの製造装置を提供する。
【００１１】
請求項１に係る発明において、支持具の凹部にパッケージを載置し、真空吸着などの方法で保持した状態で、フリップチップボンディングを実施する。具体的には、電子部品素子の背面をボンディングツールで吸着し、電子部品素子のバンプをパッケージ表面の電極ランドに対面させ、超音波と加圧力とを加えて接合する。このとき、加熱を行ってもよい。
パッケージの裏面に反りやうねりがあったり、パッケージ裏面の外部端子に高低差などがあると、平坦な底面を持つ支持具の上ではパッケージが安定せず、接合不良が発生する。しかし、本発明では支持具の凹部の四隅部にパッケージの底部裏面を支える凸部を設けてあるので、パッケージの裏面に反りやうねりなどがあっても、これら凸部によってパッケージは４箇所で支持され、安定する。そのため、ボンディングツールで電子部品素子を加圧しながら超音波接合する際、パッケージと電子部品素子との位置ずれや、パッケージのぐらつきを防止でき、接合部の信頼性を確保できる。
【００１２】
請求項２のように、支持具の凹部の底部であって凸部以外の部位に、パッケージを吸着する吸着穴を形成し、吸着穴から真空吸引することにより、パッケージを支持具の凹部の底部に吸着保持するのがよい。
この場合には、パッケージを真空吸引することで、パッケージの裏面が支持具の凸部に安定に着座し、パッケージの横ずれを防止できる。そのため、電子部品素子とパッケージとの接合が一層良好になる。
【００１３】
パッケージの素材には樹脂やセラミックスなどがあるが、請求項３のように、パッケージの素材がセラミックスである場合には、底部に反りなどが発生しやすい反面、剛性が高いため、ボンディング荷重によるパッケージの撓みは殆どない。そのため、パッケージの底部裏面の４箇所を支持具の凸部で支え、上からボンディングツールで加圧しながら超音波振動を加えた時に、超音波振動が逃げることがなく、良好な接合性を得ることができる。つまり、本発明の製造方法を適用するのに好適である。
なお、パッケージの撓みはサイズにも影響されるが、例えば底面が３．８×３．８ｍｍ以下の小型のパッケージであれば、撓みの影響は殆どない。
【００１４】
請求項４にかかる電子デバイスの製造装置では、請求項１における製造方法を簡単な装置で実施できる。
また、請求項５では、請求項２と同様にパッケージを真空吸引することで、パッケージの裏面を支持具の凸部に安定に着座させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図４，図５は本発明にかかる電子デバイスの製造装置の第１実施例であり、底面に反りやうねりがあるパッケージＡを用いた例を示す。図１〜図３と対応する要素には同一符号を付してある。
【００１６】
パッケージ１は複数のセラミックを積層することにより凹形状に形成されたものであり、図１の（ａ）と同様に凹部１ａの内底面に複数の電極ランド６が形成され、裏面には電極ランド６と接続された外部電極８（但し、図４には図示せず）が形成されている。パッケージ１の開口部は、図１の（ａ）に示す蓋３で閉鎖される。この蓋３は、Ｆｅ−Ｎｉ合金のようなＦｅ等を含む合金からなる金属板であり、必要に応じてメッキ処理が施される。
【００１７】
この実施例の電子部品素子２は弾性表面波素子であり、図６に示すように、ＬｉＴａＯ３  、ＬｉＮｂＯ３  、水晶等からなる圧電基板２１の一主面に、ＩＤＴ電極２２、ＩＤＴ電極２２に接続された引出電極２３、引出電極２３に接続された電極パッド２４などからなる電極パターンを形成したものである。電極パターンはアルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする合金からなり、周知の薄膜形成法により形成される。電極パッド２４のそれぞれにはバンプ７が固定されている。バンプ７としては、Ａｕ，Ａｇ，Ｐｄ，Ｃｕを主成分とする金属バンプや、はんだバンプなどを用いることができる。バンプ７は、めっき法、ボールボンディング法などを用いて形成されるが、ここではボールボンディング法によってＡｕバンプを形成した。
【００１８】
本発明にかかる支持具であるパレット３０は、図５に示すような硬質の板状部材であり、ここではＳＵＳなどの金属板を用いた。パレット３０には、パッケージ１の少なくとも底部を嵌合保持する位置決め用の凹部３１が一定間隔で複数個形成されており、各凹部３１の四隅部にパッケージ１の底部裏面を４箇所で支える凸部３２が設けられている。パレット３０の凹部３１の底部であって凸部３２以外の部位には底板部３３が設けられ、この底板部３３の中央部に、パッケージ１を吸着する吸着穴３４が形成されている。この吸着穴３４は真空ポンプなどの真空吸引源３５と接続されている。なお、吸着穴３４の位置は底板部３３の中央部に限るものではない。
【００１９】
次に、上記パレット３０を用いて弾性表面波素子２をパッケージ１にフリップチップボンディングする方法について説明する。
まず、パレット３０の凹部３１にパッケージ１を収容し、パッケージ１の底部裏面を４個の凸部３２で支持する。次に、弾性表面波素子２の背面（電極パターンが形成されていない主面）をボンディングツール１３で吸着し、ＩＤＴ電極２２などの電極パターンが形成された表面波伝播面をパッケージ１の凹部１ａの内底面に対向させ、超音波、荷重、熱を同時に印加する。これにより、弾性表面波素子２の各電極パッド２４に固定された金属バンプ７は対応するパッケージ１の各電極ランド６に接合され、弾性表面波素子２をパッケージ１に接続固定する。
その際、パッケージ１の底部裏面は、パレット３０の凸部３２で４点支持されるので、パッケージ１の底部に反りやうねりがあったり、パッケージ１の裏面に設けられた外部電極に高低差などがあっても、安定に支持される。特に、吸着穴３４によってパッケージ１が吸着され、パッケージ１の底部裏面がパレット３０の凸部３２に安定に着座する。そのため、ボンディングツール１３で弾性表面波素子２を加圧しながら超音波接合する際、パッケージ１の横ずれやパッケージ１の周辺部が上下動するのを防止でき、弾性表面波素子２の金属バンプ７とパッケージ１の電極ランド６とを一定位置にかつ確実に接合でき、接合部の信頼性を確保できる。
【００２０】
図７，図８は本発明にかかる電子デバイスの製造装置の第２実施例である。
この実施例では、パレット３０の凹部３１の底部が開口３６しており、凹部３１の四隅部に凸部３２が設けられている。なお、この場合も凹部３１の底部開口部３６から真空吸引することができる。
この実施例の場合も、第１実施例と同様に、パッケージ１の底部裏面はパレット３０の４個の凸部３２で支持されるので、パッケージ１の底部に反りやうねりがあったり、パッケージ１の裏面の外部電極に高低差などがあっても、安定に支持される。そのため、ボンディングツール１３で弾性表面波素子２を加圧しながら超音波接合する際、パッケージ１の横ずれやパッケージ１の周辺部が上下動するのを防止でき、弾性表面波素子２の金属バンプ７とパッケージ１の電極ランド６とを確実に接合できる。
【００２１】
上記実施例では、パレット３０の凹部３１の底部に吸着穴３４を設けたり、凹部３１の底部に開口部３６を設け、パッケージ１の底部裏面を吸着保持するようにしたが、ボンディングツール１３とは別にパッケージ１を上方から押え付ける治具を用いて、パッケージ１を保持するようにしてもよい。
また、上記実施例では、電子部品素子（弾性表面波素子）にバンプを形成しておき、このバンプをパッケージの電極パッドに接合する例について説明したが、バンプをパッケージの電極ランドに予め固定しておき、電子部品素子の電極パッドをバンプに接合してもよい。
本発明の支持具としては、パレット３０に限るものではなく、パッケージを位置決めする凹部を備えたものであればよく、例えばキャリアテープなどであってもよい。
本発明におけるパッケージとして、図１の（ａ）に示す凹型ケースを例にして説明したが、図１の（ｂ）のような基板であっても同様である。
本発明にかかる電子部品素子は弾性表面波素子に限るものではなく、パッケージ内に収容され、かつパッケージの電極ランドとバンプを介して接合される電子部品素子であれば、いかなる素子でもよい。
【００２２】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、支持具の凹部の四隅部に凸部を設け、これら凸部でパッケージの底部裏面を支えるようにしたので、パッケージの裏面に反りやうねりがあったり、パッケージ裏面の外部端子に高低差などがあっても、凸部によってパッケージを４箇所で安定に支持できる。そのため、ボンディングツールで電子部品素子を加圧しながら超音波接合する際、パッケージと電子部品素子との位置ずれや、パッケージのぐらつきを防止でき、接合部の信頼性を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電子デバイスの２種類のパッケージ構造を示す断面図である。
【図２】従来のフリップチップボンディング法を示す図である。
【図３】底部に反りのあるパッケージを用いた場合の従来のフリップチップボンディング法を示す図である。
【図４】本発明にかかるパレット（支持具）の第１実施例を用いてフリップチップボンディングを行う方法を示す図である。
【図５】図４に示すパレット（支持具）の第１実施例の斜視図である。
【図６】電子部品素子の一例である弾性表面波素子の斜視図である。
【図７】本発明にかかるパレット（支持具）の第２実施例を用いてフリップチップボンディングを行う方法を示す図である。
【図８】図７に示すパレット（支持具）の第２実施例の斜視図である。
【符号の説明】
１      パッケージ
２      電子部品素子
６      電極ランド
７      バンプ
１３    ボンディングツール
３０    パレット（支持具）
３１    凹部
３２    凸部
３４    吸着穴
３５    真空吸引源
３６    開口部
【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】
2004253590.tif 000009
【図８】
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