(57)【要約】【課題】超音波振動方向のフェルールの移動を防止でき、チップ接合強度を低下させないフリップチップ実装用固定治具を提供する。【解決手段】フェルール１３を保持し、超音波振動を印加してフェルール１３の端面に受発光素子を接合させるためのフリップチップ実装用固定治具１１であって、フェルール１３の振動方向ａに垂直な二側面５３を挟持し、且つ一方の側面５５に対し弾性力を付与する押圧部５７を有してフェルール１３を押圧する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フェルールを保持し、超音波振動を印加して前記フェルールの端面に受発光素子を接合させるためのフリップチップ実装用固定治具であって、
前記フェルールの振動方向に垂直な二側面を挟持し、且つ一方の側面に対し弾性力を付与する押圧部を有して該フェルールを押圧することを特徴とするフリップチップ実装用固定治具。
【請求項２】
請求項１記載のフリップチップ実装用固定治具であって、
前記押圧部は複数個のフェルールを一括して押圧する場合、個別に弾性力が付与される押圧部材を備えることを特徴とするフリップチップ実装用固定治具。
【請求項３】
請求項２記載のフリップチップ実装用固定治具であって、
前記押圧部は前記フェルールに当接する前記押圧部材である板バネを有し、該板バネの弾性復元力にて押圧することを特徴とするフリップチップ実装用固定治具。
【請求項４】
請求項２記載のフリップチップ実装用固定治具であって、
前記押圧部は雄ネジと雌ネジの螺合部によって前記押圧の方向に移動調整自在に固定されることを特徴とするフリップチップ実装用固定治具。
【請求項５】
請求項２記載のフリップチップ実装用固定治具であって、
前記押圧部は移動ブロックを有し、
前記移動ブロックは前記押圧部材であるスプリングを介して前記フェルールに当接する当接部材を有し、且つ支点を中心に揺動自在に支持された押圧杆の作用点に当接され、
前記押圧杆は該押圧杆を揺動させる揺動ネジが力点に螺合されていることを特徴とするフリップチップ実装用固定治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波振動によりフリップチップボンディングを行う際に用いて好適なフリップチップ実装用固定治具に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばフェルールの端面に受発光素子を接合するのに、接触面に押圧力を加えながら、さらに超音波振動を加える方法が知られている（例えば特許文献１参照）。押圧力と共に接触面に超音波振動を加えることで、バンプを変形させながら接触面に介在する酸化膜等の不純物層を破壊するので、同時に生じる熱とで良好な接合が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３３２０８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、超音波振動による接合は、発振器による超音波振動を超音波ホーンにより共振させ、この超音波振動を受発光素子に印加することで、固定状態にあるフェルールの端面と平行方向に受発光素子を相対移動させ、受発光素子のバンプを変形させながら、フェルール端面の電極配線に接合する。フェルールが確実に固定されていないと、バンプとフェルール端面の電極配線の間で滑って、振動数、或いは振動振幅が伝わらないため、チップ接合強度を低下させる問題があった。特に、複数のフェルールのそれぞれに対して一括して受発光素子を接合する場合には、複数のフェルールのそれぞれを同時且つ確実に固定することは困難であり問題が生じた。すなわち、固定力が弱い固定部ではフェルールが滑って振動が逃げてしまい、チップ接合強度が低下する一方、固定力が強い固定部ではフェルールに変形を生じさせてしまう虞があった。また、単に固定面積や固定箇所を増やせば、固定箇所同士が競合し合い、かえって不安定な固定状態となる確率が増した。
【０００５】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、その目的は、超音波振動方向のフェルールの移動を防止でき、チップ接合強度を低下させないフリップチップ実装用固定治具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る上記目的は、下記構成により達成される。
（１）  フェルールを保持し、超音波振動を印加して前記フェルールの端面に受発光素子を接合させるためのフリップチップ実装用固定治具であって、前記フェルールの振動方向に垂直な二側面を挟持し、且つ一方の側面に対し弾性力を付与する押圧部を有して該フェルールを押圧することを特徴とするフリップチップ実装用固定治具。
【０００７】
このフリップチップ実装用固定治具によれば、フェルールが、振動方向に垂直な二側面で挟持され、且つ一方の側面に対し弾性力を付与する押圧部を有して該フェルールを押圧するので、フェルールの端面に接触した受発光素子が端面に平行な方向で振動しても、フェルールの移動が阻止され、超音波振動が効果的に伝わる。
【０００８】
（２）  （１）のフリップチップ実装用固定治具であって、前記押圧部は複数個のフェルールを一括して押圧する場合、個別に弾性力が付与される押圧部材を備えることを特徴とするフリップチップ実装用固定治具。
【０００９】
このフリップチップ実装用固定治具によれば、生産性を高めるために複数のフェルールを同時に一括固定する場合であっても、複数の押圧部における位置ズレを、押圧部材の変形によって吸収し、各フェルールを適宜な押圧力で安定的に押圧することができる。
【００１０】
（３）  （２）のフリップチップ実装用固定治具であって、前記押圧部は前記フェルールに当接する前記押圧部材である板バネを有し、該板バネの弾性復元力にて押圧することを特徴とするフリップチップ実装用固定治具。
【００１１】
このフリップチップ実装用固定治具によれば、複数の押圧部における移動量の誤差を、板バネの変形量によって吸収し、各フェルールを適宜な押圧力で安定的に押圧できる。
【００１２】
（４）  （２）のフリップチップ実装用固定治具であって、前記押圧部は雄ネジと雌ネジの螺合部によって前記押圧の方向に移動調整自在に固定されることを特徴とするフリップチップ実装用固定治具。
【００１３】
このフリップチップ実装用固定治具によれば、各押圧部における押圧の方向の移動調整を、雄ネジの回動による容易な作業で行うことができ、且つ、トルクレンチを用いることで押圧の調整が可能となる。
【００１４】
（５）  （２）のフリップチップ実装用固定治具であって、前記押圧部は移動ブロックを有し、前記移動ブロックは前記押圧部材であるスプリングを介して前記フェルールに当接する当接部材を有し、且つ支点を中心に揺動自在に支持された押圧杆の作用点に当接され、前記押圧杆は該押圧杆を揺動させる揺動ネジが力点に螺合されていることを特徴とするフリップチップ実装用固定治具。
【００１５】
このフリップチップ実装用固定治具によれば、各押圧部における押圧の方向の移動調整を、揺動ネジの回動によって押圧杆を揺動させ、押圧杆の作用点に連動する移動ブロックによって容易な作業で行うことができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係るフリップチップ実装用固定治具によれば、超音波振動方向のフェルールの移動を防止でき、チップ接合強度の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第一の実施の形態に係るフリップチップ実装用固定治具の平面図である。
【図２】フェルール実装工程を（ａ）〜（ｄ）で示した説明図である。
【図３】（ａ）は受発光素子の接合面の平面図、（ｂ）はフェルールの端面の要部拡大斜視図である。
【図４】（ａ）は受発光素子の実装状況の斜視図、（ｂ）はその断面図である。
【図５】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図６】図５の要部拡大図である。
【図７】第二の実施の形態に係るフリップチップ実装用固定治具の平面図である。
【図８】図７のＢ−Ｂ断面図である。
【図９】図８の要部拡大図である。
【図１０】第三の実施の形態に係るフリップチップ実装用固定治具の平面図である。
【図１１】（ａ）は取り外し時における図１０のＣ−Ｃ断面図、（ｂ）は押さえ時における図１０のＣ−Ｃ断面図である。
【図１２】図１１の要部拡大図である。
【図１３】第三の実施の形態の変形例に係る押圧部の要部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の第一の実施の形態に係るフリップチップ実装用固定治具の平面図である。
本実施の形態に係るフリップチップ実装用固定治具１１は、フェルール１３を保持し、超音波振動を印加してフェルール１３の端面に受発光素子を接合させる際に用いて好適なものであり、フェルール５個装着用として例示している。フリップチップ実装用固定治具１１は、治具本体１９上に装備される、基台２１と、フェルール保持部材２３と、を有する。基台２１には一括押圧部材２５が移動自在に設けられる。一括押圧部材２５は、基台２１に設けられた偏心カム板２７が回動されることで、フェルール保持部材２３に接近離反する方向に移動される。
【００１９】
図２はフェルール実装工程を（ａ）〜（ｄ）で示した説明図である。
図２（ａ）に示すように、フェルール１３は、端面１５に受発光素子１７がフリップチップ実装される。受発光素子１７の取り付けられたフェルール１３は、図２（ｂ）に示すように、ドライバＩＣ２９の設けられた回路基板３１に実装される。回路基板３１に実装されたフェルール１３には図２（ｃ）に示すように光ファイバ３３が装着された後、図２（ｄ）に示すように、受発光素子１７のバンプ３５に導通された端面１５のパッド３７と、ドライバＩＣ２９とがワイヤボンディングにて接続される。
【００２０】
図３（ａ）は受発光素子１７の接合面３９の平面図、（ｂ）はフェルール１３の端面１５の要部拡大斜視図である。
図３（ａ）に示すように、受発光素子１７の接合面３９には、それぞれのチャンネル毎に発光部４１が設けられる。それぞれのチャンネルの領域Ｒにはカソードパッド４３と、アノードパッド４５と、複数のバンプ３５と、が設けられる。一方、図３（ｂ）に示すように、フェルール１３の端面１５には発光部４１に対応して光ファイバ穴４７が形成されている。光ファイバ穴４７の周囲には上記チャンネルの領域Ｒごとでバンプ３５に対応した複数のパッド３７が形成されている。
【００２１】
図４（ａ）は受発光素子１７の実装状況の斜視図、（ｂ）はその断面図である。
フェルール１３に受発光素子１７を実装するには、不図示のフリップチップ実装機が使用される。図４（ａ）に示すように、フリップチップ実装機のヘッド４９に真空吸着された受発光素子１７は、図４（ｂ）に示すように、活性層である発光部４１が光ファイバ穴４７と一致し、且つバンプ３５が端面１５のパッド３７と一致するようにしてアライメントされる。
【００２２】
受発光素子１７がアライメントされるフェルール１３は、フリップチップ実装機の底部に設けられているフリップチップ実装用固定治具１１によって固定される。フリップチップ実装用固定治具１１に固定されたフェルール１３は、不図示の接合ツールによって端面１５に受発光素子１７が押圧され、超音波振動により超音波ホーンが共振し、接合ツールが端面１５と平行方向に振動する。これにより、押圧力と共に接触面に超音波振動を加えることで、バンプ３５を変形させながら接触面に介在する酸化膜等の不純物層を破壊し、同時に生じる熱とで受発光素子１７が端面１５に接合される。
【００２３】
この際、フェルール１３は、振動方向（図１の矢印ａ参照）に垂直な二側面５３が挟持される。すなわち、フェルール１３は、端面１５が上面となる向きで二側面５３が挟持される。この上面となった端面１５の上方から受発光素子１７が下降して接触される。この挟持状態では、フェルール１３は、一方の側面５５に対し点接触又は線接触する押圧部５７によって押圧されるようになされている。
【００２４】
図５は図１のＡ−Ａ断面図、図６は図５の要部拡大図である。
フリップチップ実装用固定治具１１は、基台２１に一括押圧部材２５が押圧の方向に移動自在に設けられている。
【００２５】
本実施の形態において、押圧部５７は、図５に示すフェルール１３に当接する押圧部材である板バネ５９を有し、板バネ５９の弾性復元力にてフェルール１３を押圧する。板バネ５９は、円弧状の接触部６５を有することでフェルール１３の一方の側面５５に対し線接触する。
【００２６】
押圧部５７に板バネ５９を設けた構成によれば、生産性を高めるために複数のフェルール１３を同時に一括固定する場合であっても、各押圧部５７における位置ズレを、板バネ５９の変形によって吸収し、固定箇所同士が競合し合うことを防止できる。この結果、各フェルール１３を適宜な押圧力で安定的に押圧することができる。
【００２７】
上記構成を有するフリップチップ実装用固定治具１１では、フェルール１３が、振動方向に垂直な二側面５３で挟持され、超音波振動を印加してフェルール１３の端面１５に平行な方向で振動しても、フェルール１３の移動が阻止され、超音波振動が効果的に伝わる。また、二側面５３のうちの一方の側面５５が点接触又は線接触で板バネ５９に接するので、複数の固定箇所同士で競合が生じず、安定した固定を実現できる。
【００２８】
次に、本発明に係るフリップチップ実装用固定治具の第二の実施の形態を説明する。
図７は第二の実施の形態に係るフリップチップ実装用固定治具１１Ａの平面図、図８は図７のＢ−Ｂ断面図、図９は図８の要部拡大図である。なお、以下の実施の形態及び変形例において、図１〜図６に示した部材と同一の部材には同一の符合を付し重複する説明は省略するものとする。
本実施の形態によるフリップチップ実装用固定治具１１Ａは、基台２１に雌ネジ形成部材６７が固定されている。雌ネジ形成部材６７にはそれぞれのフェルール１３に対応して複数の雌ネジ６９が形成され、雌ネジ６９は軸線７１が上記の押圧方向に沿う方向となる。それぞれの雌ネジ６９には雄ネジ７３が螺合される。雌ネジ６９と雄ネジ７３は、螺合部７５を構成している。
【００２９】
雄ネジ７３は、一端が調整用頭部７７となり、他端が押圧ブロック７９に接続されている。押圧ブロック７９は、調整用頭部７７が回動されることで、フェルール１３に対して接近離反する。押圧ブロック７９のフェルール１３への接触面には接触部６５が突設される。図９に示すように、接触部６５は円弧状側面を有して突出する。また、接触部６５は、図示はしないが押圧ブロック７９の両側に配置される。つまり、雄ネジ７３が回動されると、押圧ブロック７９が移動し、フェルール１３に接近した押圧ブロック７９の一対の接触部６５がフェルール１３の一方の側面５５の両側を線接触で押圧する。
【００３０】
この実施の形態によるフリップチップ実装用固定治具１１Ａによれば、押圧部５７は雄ネジ７３と雌ネジ６９の螺合部７５によって押圧の方向に移動調整自在に固定されるので、各押圧部５７における押圧方向の移動調整を、雄ネジ７３の回動による容易な作業で行うことができる。
【００３１】
また、生産性を高めるために複数のフェルール１３を同時に一括固定する場合であっても、それぞれの押圧部５７が押圧の方向に移動調整自在に固定されているので、一旦、各押圧部５７の移動調整がなされれば、複数のフェルール１３を一括して安定的に押圧することができる。
【００３２】
次に、本発明に係るフリップチップ実装用固定治具の第三の実施の形態を説明する。
図１０は第三の実施の形態に係るフリップチップ実装用固定治具１１Ｂの平面図、図１１（ａ）は取り外し時における図１０のＣ−Ｃ断面図、（ｂ）は押さえ時における図１０のＣ−Ｃ断面図、図１２は図１１の要部拡大図、図１３は第三の実施の形態の変形例に係る押圧部５７の要部拡大図である。
この実施の形態によるフリップチップ実装用固定治具１１Ｂは、押圧部５７が移動ブロック８１を有する。移動ブロック８１は押圧部材であるスプリング８３を介してフェルール１３に当接する当接部８５を有する。当接部８５は、円弧面で突出し、スプリング８３によってフェルール１３に接近する方向へ付勢されている。
【００３３】
移動ブロック８１は、基台２１に固定される移動ブロック保持部材８７に、フェルール１３に対して接近離反する方向に移動自在に支持されている。移動ブロック保持部材８７は、基台２１に一体固定される。
【００３４】
移動ブロック８１は、支点８９を中心に揺動自在に支持された押圧杆９１の作用点９３に当接される。押圧杆９１は、押圧杆９１を揺動させる揺動ネジ９５が力点９７に螺合されている。押圧杆９１の支点８９は、移動ブロック保持部材８７又は基台２１に固定される。押圧杆９１は、移動ブロック保持部材８７又は基台２１に固定される支点８９を中心に揺動自在となる。揺動ネジ９５は、回動自在に移動ブロック保持部材８７に支持されている。したがって、揺動ネジ９５に螺合した押圧杆９１の力点９７は、揺動ネジ９５が回動されることで、揺動ネジ９５の軸線に略沿う円弧方向で移動する。これにより、押圧杆９１は、作用点９３が揺動方向に移動する。その結果、移動ブロック８１は、押圧杆９１の揺動によって押圧方向に移動される。
【００３５】
この実施の形態によるフリップチップ実装用固定治具１１Ｂによれば、各押圧部５７における押圧の方向の移動調整を、揺動ネジ９５の回動によって押圧杆９１を揺動させて、押圧杆９１の作用点９３に連動する移動ブロック８１によって容易な作業で行うことができる。
【００３６】
また、生産性を高めるために複数のフェルール１３を同時に一括固定する場合であっても、各押圧部５７における位置ズレを、スプリング８３の変形によって吸収し、固定箇所同士が競合し合うことを防止できる。この結果、各フェルール１３を適宜な押圧力で安定的に押圧することができる。
【００３７】
なお、第三の実施の形態において、当接部８５は円弧面で突出するが、図１３に示すように、フェルール１３の前後方向（端面１５に垂直な方向）で面接触する当接部８５Ａとしてもよい。
【００３８】
したがって、上記した各実施の形態に係るフリップチップ実装用固定治具１１、１１Ａ、１１Ｂによれば、超音波振動方向のフェルール１３の移動を防止でき、チップ接合強度の低下を防止することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１１、１１Ａ，１１Ｂ  フリップチップ実装用固定治具
１３  フェルール
１５  端面
１７  受発光素子
５３  二側面
５５  一方の側面
５７  押圧部
５９  板バネ（押圧部材）
６９  雌ネジ
７３  雄ネジ
７５  螺合部
８１  移動ブロック
８３  スプリング（押圧部材）
８５  当接部
８９  支点
９１  押圧杆
９３  作用点
９５  揺動ネジ
９７  力点
【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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【図１３】
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