(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸着ツールで保持したバンプ付電子部品をワークに押し付けて、前記バンプ付電子部品のバンプと前記ワークの電極との接触面に超音波振動を印加しながら、前記バンプと前記電極とを接合するバンプ付電子部品のボンディング方法であって、
前記吸着ツールに対する前記バンプ付電子部品の前記超音波振動の振動方向の位置ずれを阻止するように、前記吸着ツールで前記バンプ付電子部品を保持した状態で前記接合を行い、
前記吸着ツールにより保持した前記バンプ付電子部品をワークに押し付ける前に、前記バンプ付電子部品を平面部に載置し、前記吸着ツールにより再び吸着することにより、前記バンプ付電子部品の水平度の調整を行うことを特徴とするバンプ付電子部品のボンディング方法。
【請求項２】
バンプ付電子部品のバンプ形成面と反対側の面を吸着して保持する吸着ツールと、前記吸着ツールに超音波振動を印加する超音波振動印加手段とを備えたバンプ付電子部品のボンディング装置であって、
前記吸着ツールの吸着面のうち少なくとも前記超音波振動の振動方向で対向する２辺には、前記吸着ツールの先端に行くにしたがって外側に広がるように傾斜した面取り部が形成されており、
前記吸着ツールの吸着面における外形寸法は、前記バンプ付電子部品の幅寸法以下であることを特徴とするバンプ付電子部品のボンディング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バンプ付電子部品のバンプを基板等のワークにボンディングするフリップチップ方式のバンプ付電子部品のボンディング方法及び装置とバンプ付電子部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、バンプ付電子部品の基板等のワークへの実装法として、フリップチップ方式のボンディング方法が知られており、これには吸着ツールを用いる方法がある。図７に従来の吸着ツールを用いたボンディング方法の一例を示している。
【０００３】
バンプ付電子部品であるＩＣ６１は、吸着ツール６３によって保持されている。この保持は、矢印ａ方向に真空吸着することによって行われている。ＩＣ６１に形成されている突起電極であるバンプ６２は、ワークである基板６４上に形成されている電極６５に当接している。バンプ６２の電極６５への接合は、バンプ６２を電極６５方向に加圧するとともに、矢印ｂ方向に超音波振動を印加して行う。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら前記のような従来のボンディング方法には、以下のような問題があった。前記のようにＩＣ６１は、垂直方向には真空吸着による吸着力が働く。また、ＩＣ６１の水平方向の保持力は吸着ツール６３による吸着力、及びＩＣ表面６１ａと吸着ツール６３の先端面６３ａとの間の摩擦係数に左右される。バンプ６２と電極６５との間の水平方向の保持力についても、電極６５に加わる加圧力、及びバンプ６２と電極６５との間の摩擦係数に左右される。
【０００５】
矢印ｂ方向の超音波振動を印加した接合工程においては、基本的には吸着ツール６３の振動に追従してＩＣ６１は振動することになる。しかし、吸着ツール６３とＩＣ６１との間の保持力と、バンプ６２と電極６５との間の保持力とに差があると、ＩＣ６１が吸着ツール６３の振動に追従しないという滑り現象が発生する。
【０００６】
このような滑り現象が発生すれば、印加した超音波振動が完全にバンプ６２と電極６５との接触面に伝達しないので、バンプ６２と電極６５との接合が不安定になるという問題が生ずる。このような接合の不安定を防止するために超音波振動の印加時間を長くすることも考えられるが、この場合はＩＣ６１に傷が生じるというという問題が生ずる。
【０００７】
本発明は、前記のような従来の問題を解決するためのものであり、吸着ツールに対するバンプ付電子部品の超音波振動の振動方向の位置ずれを阻止することにより、超音波振動の伝達効率低下を防止し、バンプと電極との接合の安定化を図ったバンプ付電子部品のボンディング方法及びボンディング装置とバンプ付電子部品を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明のバンプ付電子部品のボンディング方法は、吸着ツールで保持したバンプ付電子部品をワークに押し付けて、前記バンプ付電子部品のバンプと前記ワークの電極との接触面に超音波振動を印加しながら、前記バンプと前記電極とを接合するバンプ付電子部品のボンディング方法であって、前記吸着ツールに対する前記バンプ付電子部品の前記超音波振動の振動方向の位置ずれを阻止するように、前記吸着ツールで前記バンプ付電子部品を保持した状態で前記接合を行い、前記吸着ツールにより保持した前記バンプ付電子部品をワークに押し付ける前に、前記バンプ付電子部品を平面部に載置し、前記吸着ツールにより再び吸着することにより、前記バンプ付電子部品の水平度の調整を行うことを特徴とする。
【０００９】
前記のようなバンプ付電子部品のボンディング方法によれば、バンプ付電子部品は吸着ツールの振動に確実に追従して振動することになり、バンプ付電子部品が吸着ツールの振動に追従しないという滑り現象を防止することができ、超音波振動の伝達効率低下を防止できるので、バンプと電極との接合の安定化が図れる。また、バンプ付電子部品の水平度が確実に確保された状態で、バンプと電極との接合が行えるので、バンプと電極との位置ずれを防止できる。
【００１０】
前記バンプ付電子部品のボンディング方法においては、前記バンプ付電子部品のうち前記バンプの形成面と反対側の面の少なくとも対向する２辺に面取り部をあらかじめ形成し、前記面取り部のうち少なくとも前記超音波振動の振動方向で対向する２辺の面取り部と、前記吸着ツールの吸着面に形成された面取り部とが当接するように前記吸着ツールで前記バンプ付電子部品を保持することにより、前記吸着ツールに対する前記バンプ付電子部品の前記超音波振動の振動方向の位置ずれを阻止することが好ましい。前記のようなバンプ付電子部品のボンディング方法によれば、傾斜面である面取り部同士が面接触するので、面取り部のチッピングも防止できる。また、このような保持の方法であれば、面取り部の斜面同士が当接するので、吸着ツールとバンプ付電子部品とに多少の位置ずれがあったとしても、最終的な保持状態ではこのような位置ずれは自動補正されることになる。
【００１１】
また、前記バンプ付電子部品の面取り部の形成は、前記バンプ付電子部品のダイシング後の面取り加工により行うことが好ましい。前記のようなバンプ付電子部品のボンディング方法によれば、面取り加工によりダイシングによる切断面のバリ、カエリは除去されるので、吸着ツールによる保持が安定する。
【００１３】
次に、本発明のバンプ付電子部品のボンディング装置は、バンプ付電子部品のバンプ形成面と反対側の面を吸着して保持する吸着ツールと、前記吸着ツールに超音波振動を印加する超音波振動印加手段とを備えたバンプ付電子部品のボンディング装置であって、前記吸着ツールの吸着面のうち少なくとも前記超音波振動の振動方向で対向する２辺には、前記吸着ツールの先端に行くにしたがって外側に広がるように傾斜した面取り部が形成されており、前記吸着ツールの吸着面における外形寸法は、前記バンプ付電子部品の幅寸法以下であることを特徴とする。
【００１４】
前記のようなバンプ付電子部品のボンディング装置によれば、バンプ付電子部品は吸着ツールの振動に確実に追従して振動することになり、バンプ付電子部品が吸着ツールの振動に追従しないという滑り現象を防止することができ、超音波振動の伝達効率低下を防止できるので、バンプと電極との接合の安定化が図れる。また、基板の凹部に電極が形成されている場合であっても、吸着ツールが凹部に入ることができるので、容易にボンディングができる。
【００１５】
前記バンプ付電子部品のボンディング装置においては、さらに前記バンプ付電子部品のバンプ形成面と反対側の面の少なくとも対向する２辺に面取り加工を行う面取り手段を備えていることが好ましい。前記のようなバンプ付電子部品のボンディング装置によれば、前記吸着ツールの面取り部に対応したバンプ付電子部品の面取り部の形成を一つの装置内で行えるとともに、バンプ付電子部品のバリ、カエリも除去できる。
【００１６】
また、前記面取り手段は、モータと前記モータによって回転する砥石とを有し、前記砥石の回転による前記バンプ付電子部品の研磨により前記面取り加工を行うことが好ましい。
【００１８】
次に、本発明のバンプ付電子部品は、片面にバンプが形成されたバンプ付電子部品であって、前記バンプの形成面と反対側の面の少なくとも対向する２辺に面取り部を備えたことを特徴とする。前記のようなバンプ付電子部品によれば、バンプ付電子部品の面取り部に対応した面取り部を吸着面に有する吸着ツールを用いることにより、超音波振動を印加するボンディングにおいて、バンプ付電子部品は吸着ツールの振動に確実に追従して振動することになり、バンプ付電子部品が吸着ツールの振動に追従しないという滑り現象を防止することができ、超音波振動の伝達効率低下を防止できるので、バンプと電極との接合の安定化が図れる。
【００１９】
前記バンプ付電子部品においては、前記バンプ付電子部品がＩＣであることが好ましい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るボンディング装置の全体を示す斜視図である。ボンディング装置１は、部品供給部２、及びボンディング部３を備えている。詳細は後に説明するが、部品供給部２において、ウエハ認識部４により、ウエハ５のうち搬送すべきＩＣチップが認識され、ウエハ突上げユニット６により、認識されたＩＣチップが次工程へ受け渡される。
【００２１】
ボンディング部３においては、ボンディングステージ７上の基板にＩＣがボンディングされる。ボンディングの際には、ＵＳホーン（超音波ホーン）８によりボンディング部に超音波振動が印加される。９はＸ軸ロボットで、１０はＹ軸ロボットである。
【００２２】
以下、図２〜５を用いて前記の工程について具体的に説明する。図２は、ウエハ５のダイシング後の状態から、ＩＣチップ１２の位置補正までの工程を示している。図２（ａ）は、ウエハ５のダイシング後の状態を示しており、図２（ｂ）に示したように、カメラを備えたウエハ認識部４により、搬送すべきＩＣチップが認識される。
【００２３】
図２（ｃ）に示した工程では、ウエハ突上げユニット６の突上げピン６ａにより搬送すべきＩＣチップが突き上げられた後、このＩＣチップが受渡しノズル１１によって吸着される。図２（ｄ）は、ＩＣチップ１２が受渡しノズル１１に吸着された状態を示している。この状態では、受渡しノズル１１に吸着されている面がバンプ（図示せず）形成面に相当する。
【００２４】
図２（ｅ）に示した工程では、ＩＣチップ１２を吸着した状態で受渡しノズル１１が反転し、ＩＣチップ１２はバンプ形成面が下側を向くことになる。図２（ｆ）に示した工程では、ウエハ認識部４により、Ｘ方向、Ｙ方向の位置補正が行われる。この位置補正が完了すると、ＩＣチップ１２の面取り加工を行う。
【００２５】
図３（ａ）は、面取り加工工程を示す斜視図である。本図に示した工程では、ＩＣチップ１２の対向する２辺の面取り加工を行う。この面取り加工は、モータ１３によって回転する砥石１４によって行う。面取り加工によって生じる切り粉は、ダクト１５によって吸引される。
【００２６】
図３（ｂ）に面取り加工後のＩＣチップ１２の一例を示しており、バンプ形成面と反対側に面取り部１２ａが形成されている。このような面取り加工を行うことにより、同時にウエハのダイシングによる切断面のバリ、カエリも除去できる。
【００２７】
なお、図示は省略しているが、図３（ａ）に示したような面取り加工装置は、装置１内に設けられている。
【００２８】
図４は、ＩＣチップの吸着ツールへの受渡しからＩＣチップの基板上へのボンディング完了までの工程を示している。図４（ａ）に示したように、面取り加工後のＩＣチップ１２は、吸着ツール１６へ受け渡される。この受渡しは、ＩＣチップ１２の面取り加工面が、吸着ツール１６の先端に対向した状態で行われる。
【００２９】
図４（ｂ）は、ＩＣチップ１２が吸着ツール１６に保持された状態を示している。ここで、図６（ａ）は後の工程であるボンディング工程開始時の状態を示しているが、吸着ツール１６によるＩＣチップ１２の保持については、図４（ｂ）の状態と同じである。
【００３０】
すなわち、ＩＣチップ１２は矢印ａ方向の吸引による真空吸着によって、吸着ツール１６に保持される。この真空吸着によって、ＩＣチップ１２の面取り部１２ａと吸着ツール１６の先端に形成された面取り部１６ａとが当接する。このことにより、ＩＣチップ１２は、超音波振動の振動方向である矢印ｂに機械的に保持されることになる。前記のように、面取り加工により、ウエハのダイシングによる切断面のバリ、カエリは除去されているので、安定した保持を行うことができる。また、このことに加えて、傾斜面である面取り部同士が面接触するので、面取り部のチッピングも防止できる。
【００３１】
また、このような保持方法であれば、面取り部１２ａと面取り部１６ａの斜面同士が当接するので、吸着ツール１６とＩＣチップ１２とに多少の位置ずれがあったとしても、最終的な保持状態ではこのような位置ずれは自動補正され、ＩＣチップ１２は水平に保持されることになる。
【００３２】
図４（ｃ）の工程では、部品カメラ２１によってＩＣチップ１２の位置を認識し位置補正を行う。この位置補正は、吸着ツール１６を移動させることにより行われる。前記のように、通常ではＩＣチップ１２は水平に保持されていることになる。しかし、吸着ツール１６とＩＣチップ１２との位置ずれが完全に自動補正されず、ＩＣチップ１２がわずかに傾いて保持される場合も起こり得る。この状態を示したのが、図５（ａ）である。本図のようにＩＣチップ１２がわずかに傾いて保持されると、バンプ２０の位置も本来の正規位置よりずれることになる。この場合、前記のように吸着ツール１６が移動し、位置補正が行われる。
【００３３】
この状態で、後に説明する図４（ｅ）の工程で、ＩＣチップ１２が基板１８上に押し付けられると、この押圧によりＩＣチップ１２の傾斜が解消され、ＩＣチップ１２は水平になる。すなわち、ＩＣチップ１２の傾斜の解消により、バンプ２０の位置もずれることになる。これでは、前記の位置補正が無意味となり、結局バンプ２０は、位置がずれた状態で基板１８に押圧されてしまう。
【００３４】
このような場合は、ＩＣチップ１２を保持し直すことにより、ＩＣチップ１２を水平に保持する。具体的には、図４（ｂ）の保持が完了した後、ＩＣチップ１２の水平度を判定する。この判定にはＩＣチップ１２を横からカメラで認識する方法や、次工程の図４（ｃ）のカメラ２１による撮像時に、所定量以上の傾斜があった場合に画面が黒くなり撮像不能になることにより判定する方法等がある。
【００３５】
いずれの場合も、水平度が確保されていないとの判定されると、ＩＣチップ１２の保持をし直すことになる。図５（ｂ）は、この保持のし直しを説明する図である。ＩＣチップ１２は、吸着ツール１６による吸着が解除された状態で、所定の平面度が確保された表面を有するレベリングポジション１０ａ上に載置される。この状態で、再び吸着ツール１６によりＩＣチップ１２を吸着すれば、ＩＣチップ１２は水平に保持し直されることになる。レベリングポジション１０ａは、本実施形態では、図１に示したように、ボンディング装置１のＹ軸ロボット１０と一体に形成されている。
【００３６】
図４（ｄ）の工程では，ＩＣチップ１２の下にボンディングステージ７が移動し、基板１８とＩＣチップ１２との間の位置決めが行われる。基板１８は、矢印ｃ方向の吸引力によりにボンディングステージ７上に保持される。
【００３７】
図４（ｅ）の工程では、ＩＣチップ１２と基板１８とが当接し、ボンディングが開始する。このボンディングについて図６（ａ）を用いて具体的に説明する。ＩＣ１２に形成されているバンプ２０は、基板１８上に形成されている電極１９に当接している。バンプ２０の電極１９への接合は、バンプ２０を電極１９方向に加圧するとともに、矢印ｂ方向に超音波振動を印加して行う。超音波振動の印加は、ＵＳホーン１７によって行われる。また、ヒータ２２の加熱により基板１８が加熱され、パンプ２０と電極１９との接合が促進される。
【００３８】
前記のように、ＩＣチップ１２の面取り部１２ａと吸着ツール１６の面取り部１６ａとが当接し、ＩＣチップ１２は、超音波振動の振動方向である矢印ｂ方向に機械的に保持されているので、ＩＣチップ１２は吸着ツール１６の振動に確実に追従して振動することになる。すなわち、ＩＣ１２の面取り部１２ａと吸着ツール１６の先端の面取り部１６ａとの間の摩擦係数、及びバンプ２０と電極１９との間の摩擦係数に左右されることなく、ＩＣチップ１２は吸着ツール１６の振動に確実に追従して振動することになる。
【００３９】
このため、ＩＣチップ１２が吸着ツール１６の振動に追従しないという滑り現象を防止することができ、超音波振動の伝達効率低下を防止できるので、バンプ２０と電極１９との接合の安定化が図れる。
【００４０】
図６（ｂ）は、基板の凹部に電極が形成されている場合のボンディングを示す図である。基板２３の凹部に電極２４が形成されており、図６（ａ）の場合と同様に電極２４上にバンプ２０が当接している。この場合、凹部の幅Ｂより吸着ツール１６の幅が大きいと凹部に吸着ツール１６が入ることができず、ボンディングが不可能になる。
【００４１】
吸着ツール１６の面取り部１６ａは、少なくともＩＣチップ１２の面取り部１２ａとの接触する一定の接触面が確保されていれば、ＩＣチップ１２は吸着ツール１６の振動に追従できる。このため、吸着ツール１６の幅は、ＩＣチップ１２の幅Ａ以下に抑えることができる。したがって、本実施形態のようなボンディング方法によれば、狭い凹部内のボンディングも可能になる。
【００４２】
最後に、図４（ｆ）に示したように、ＩＣチップ１２から吸着ツール１６が離間してボンディングを完了する。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、バンプ付電子部品は吸着ツールの振動に確実に追従して振動することになり、バンプ付電子部品が吸着ツールの振動に追従しないという滑り現象を防止することができ、超音波振動の伝達効率低下を防止できるので、バンプと電極との接合の安定化が図れる。
【００４４】
また、バンプ付電子部品と吸着ツールのそれぞれの面取り部同士を当接させることにより、面取り部のチッピングも防止でき、吸着ツールとバンプ付電子部品とに多少の位置ずれがあっても、自動補正することができる。また、面取り加工により、バンプ付電子部品のバリ、カエリが除去されるので、吸着ツールによる安定した保持を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るボンディング装置の全体を示す斜視図
【図２】本発明の一実施形態に係るウエハのダイシング後の状態からＩＣチップの位置補正までの工程を示す図
【図３】（ａ）本発明の一実施形態に係る面取り加工工程を示す斜視図
（ｂ）本発明の一実施形態に係る面取り加工後のＩＣチップを示す斜視図
【図４】本発明の一実施形態に係るＩＣチップの吸着ツールへの受渡しからＩＣチップの基板上へのボンディング完了までの工程を示す図
【図５】（ａ）ＩＣチップが傾いて保持された状態を示す図
（ｂ）本発明の一実施形態に係るＩＣチップの保持のし直しを説明する図
【図６】（ａ）本発明の一実施形態に係るボンディングを示す断面図
（ｂ）本発明の一実施形態に係る基板の凹部に電極が形成されている場合のボンディングを示す断面図
【図７】従来のボンディングの一例を示す断面図
【符号の説明】
１  ボンディング装置
２  部品供給部
３  ボンディング部
４  ウエハ認識部
５  ウエハ
６  ウエハ突上げユニット
６ａ  突上げピン
７  ボンディングステージ
８  ＵＳホーン
９  Ｘ軸ロボット
１０  Ｙ軸ロボット
１０ａ  レベリングポジション
１１  受渡しノズル
１２  ＩＣチップ
１２ａ，１６ａ  面取り部
１３  モータ
１４  砥石
１５  ダクト
１６  吸着ツール
１７  ＵＳホーン
１８，２３  基板
１９，２４  電極
２０  バンプ
２１  部品カメラ
２２  ヒータ
【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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