壓點焊接的判定裝置與方法及半導體部件制造裝置與方法

專利名稱：壓點焊接的判定裝置與方法及半導體部件制造裝置與方法
所屬領域本發明涉及一種壓點焊接的判定裝置與方法、以及裝備上述壓點焊接判定裝置的半導體部件制造裝置及相應的半導體部件制造方法。即，在電子部件和印刷電路板的任一方形成的壓點和其他任一方的電極接點處相焊接用于制造半導體部件時，例如，將壓點設計在電極上的電子部件和印刷電路板上的電極部分焊接時，用于判定上述壓點和上述電極部分是否具備良好接合的裝置以及方法。
上述部件提供裝置2是提供所述電子部件，例如半導體芯片的裝置；所述印刷電路板輸運裝置6是將電路板20從半導體部件制造裝置1搬入、搬出的裝置。所述焊接臺3是將由所述印刷電路板輸運裝置6搬入的所述電路板20上搭載的所述壓點進行焊接的基臺，通過Y軸機械手7可以在Y方向上移動，另外，通過加熱所述電路板20來實施焊接。所述部件翻轉裝置4是這樣的一種裝置，把所述部件提供裝置2提供的所述半導體芯片固定，將在該半導體芯片上的電極13上形成的壓點和所述焊接臺3搭載的所述電路板20相對，即將固定好的半導體芯片翻轉。所述壓點焊接裝置5，由固定所述半導體芯片的固定裝置、將固定好的半導體芯片沿其厚度方向(法線方向)移動的Z方向驅動裝置51和下面將要詳細敘述的超聲波發生裝置9構成。該壓點焊接裝置5，是這樣的一種裝置，因為被安裝在X軸機械手8上，通過該X軸機械手8可以在X方向上移動，將所述半導體芯片從所述部件翻轉裝置4輸運到所述焊接臺3，并放置在所述焊接臺3上搭載的所述電路板20的指定位置，然后固定好的半導體芯片在上述Z方向驅動裝置51的驅動下，向下施壓，進行壓點焊接。另外，上述的壓點在向所述電路板20的電極部21施壓之前的形狀如圖32所示，直徑Ⅰ約為100微米、在半導體芯片150的電極13上的臺階部分11a的高度Ⅲ約為30～35微米、全部高度Ⅱ約為70～75微米。另外，經上述施壓處理后，壓扁的壓點(以下用符號『12』來代表壓扁的壓點11)形狀如圖33所示，壓點12的高度Ⅳ約和上述臺階部分11a的高度Ⅲ大致相等。
此外，在所述電路板20上應該焊接的所述半導體芯片的位置調整由所述X軸機械手8以及所述Y軸機械手7來實現。
此外，在進行所述壓點11的焊接時，所述壓點11在上述Y方向和X方向振動，使所述壓點11和電路板20的電極部分21之間產生摩擦熱，為了降低所述焊接臺3的加熱溫度并強化上述壓點的焊接，在所述壓點焊接裝置5中裝備有超聲波發生裝置9，用于使上述壓點振動。如圖31所示，該超聲波發生裝置9具備壓電元件91以及與該壓電元件91的一端相連接的超聲波發射子92、壓電元件91疊加在一起，通過向這些壓電元件91施加電壓來產生超聲波振動，產生的超聲波，例如在上述Y方向上的振動由經超聲波發射子92放大。超聲波發射子92的另一端由固定所述半導體芯片150的吸嘴93固定住，這樣壓電元件91的振動就使得吸嘴93，也就是使得固定在吸嘴93上的半導體芯片150在上述Y方向上有超聲波振動。另外，例如壓電元件在上述Y方向上振動，產生的振動在向所述半導體芯片150傳播過程中會產生在各個方向上的振動，這樣，所述半導體芯片150的振動方向主要是Y方向，實際上在各個方向上都有振動。
在上述的已有的半導體部件制造裝置1中，通過對所述焊接臺3上的所述電路板20加熱到約150℃并對和所述電路板20相對應的所述電子部件的所述壓點11施壓，借助上述電子部件使所述壓點11產生超聲波振動，這樣所述壓點11和所述電極部分21之間就產生摩擦熱來完成上述的焊接。
像這樣壓點11和電極部分21被焊接在一起，手持電話和計算機等可以實現進一步的小型化。然而，到目前為止，對上述焊接過程中上述的焊接是否良好尚未進行過檢測。此外，密布電極的焊接需要高精度的裝配設備；還有，焊接不好時不可能對焊接不好的地方進行修補，不良品只能廢棄掉。
作為現有技術，在特開平(專利公開平成)07-142545公報中登載的“倒裝芯片部件的裝配裝置”中，使用紅外線攝像方式，確定倒裝芯片集成電路在裝配前后壓點的狀態及焊接狀態，通過判定剔除不良品，只有合格品才進行下一步的裝配工序。在這樣的已有的裝配方法中，裝有加熱器的吸嘴吸住倒裝芯片集成電路并將其移至印刷電路板的指定位置進行裝配，然后由下面的紅外線攝像機攝像，從圖像數據中提取出電路板的焊接部分的內容，計算焊接部分的位置偏移和接觸面積，然后和設定好的額定值進行比較來判定裝配狀態的合格與否。
另外，在特開平(專利公開平成)10-075096公報中登載的“倒裝芯片部件的裝配裝置”中，使用CCD(電荷耦合)攝像機，在將倒裝芯片集成電路焊接在印刷電路板之前，通過測量壓點和壓點頂部的導電性粘接劑的量和形狀來判定電極狀態的合格與否，只讓合格品進入下一步的焊接。
在這樣的現有技術中，使用紅外線攝像機及CCD攝像機，提取集成電路芯片的壓點等的電極形狀，通過圖像處理方法，只能從電極的形狀和面積等外觀上來判定焊接狀態的好壞。僅通過形狀和面積等外觀上的檢查，無法正確判定壓點和電極間是否真正地焊接在一起，這是問題所在。
另外，使用現有的技術，即使假定能通過上述形狀檢驗檢測出好壞，也不能通過別的方法將次品變成合格品，存在不能改進的問題。
本發明的目的，就是基于解決上述問題，在電子部件及電路板的任意一方形成的壓點和另外任意一方的電極部分焊接過程中，判定上述壓點和上述電極部分的焊接是否良好，然后在會出現次品的情況下改變焊接條件，即提供一種壓點焊接判定裝置和方法以及裝備所述判定裝置的半導體部件制造裝置及半導體部件制造方法。技術方案本發明1中的壓點焊接判定裝置，是使電子部件和電路板產生相對振動，在所述電子部件的電極和所述電路板的電極部分借助壓點焊接來制造半導體部件時，用于判定壓點焊接的好壞。該壓點焊接判定裝置具備振動衰減檢測裝置，用于檢測使所述焊接得以進行的所述振動的衰減；具備判定裝置，根據所述振動衰減檢測裝置檢測出的振動衰減情況，用于判定所述焊接的好壞。
另外，在上述本發明1中的壓點焊接判定裝置中，所述振動衰減檢測裝置，是和振動發生裝置相關聯的阻抗值，而所述電子部件與所述電路板之間相對振動就是由振動發生裝置產生的。所述判定裝置可以這樣構成，即通過檢測導致上述振動衰減的阻抗值的增加傾向，來判定所述焊接的好壞。
另外，所述判定裝置也可以這樣構成，當所述振動開始時，所述阻抗值隨時間增加，并且在達到必要的時間時所述阻抗值會趨于平衡值，然后進入穩定時間，所述平衡值得以維持，這時判定所述焊接是良好狀態。
另外，所述電子部件和所述電路板之間的相對振動，可以在所述電路板是固定的情況下，由所述電子部件的振動來實現。
還有，在所述壓點焊接判定裝置中，所述振動衰減檢測裝置也可以這樣構成，即具備測長裝置，利用激光來測量所述振動的振幅，所述判定裝置根據所述振幅度衰減來判定所述焊接的好壞。
另外，所述電子部件和所述電路板之間相對振動的測量，在所述電路板固定的情況下，由所述電子部件的振動來實現時，當激光垂直地照射在振動測量面上，由所述測長裝置根據其反射光測量所述振幅來實現。
再另外，在所述壓點焊接判定裝置中，所述振動衰減檢測裝置也可以這樣構成，即具備振動成分電流分離裝置，當連接有使所述電子部件和所述電路板之間產生相對振動的振動發生裝置時，分離所述振動發生裝置的振動成分電流，所述判定裝置根據所述振動成分電流分離裝置輸出的所述振動成分電流來判定所述焊接的好壞。
本發明2中的壓點焊接判定方法，使電子部件和電路板產生相對振動，在所述電子部件的電極和所述電路板的電極部分借助壓點焊接來制造半導體部件時，用于判定壓點焊接的好壞。該壓點焊接判定方法，檢測使所述焊接得以進行的所述振動的衰減；根據所述振動衰減情況，判定所述焊接的好壞。
本發明3中的半導體部件制造裝置，裝備有所述本發明1中的壓點焊接判定裝置。
另外，本發明的4中的半導體部件制造裝置，利用超聲波振動使電子部件和電路板產生相對振動，在所述電子部件的電極和所述電路板的電極部分借助壓點焊接來制造半導體部件。該半導體部件制造裝置，具備阻抗輸出裝置，對于振動發生裝置，使其產生所述超聲波振動，在借助于所述壓點進行焊接的過程中，輸出和所述振動發生裝置相關聯的阻抗；具備焊接判定裝置，將輸出的所述阻抗值的變化和所述電子部件與所述電路板良好接觸時正品的阻抗值變化相比較，用于判定所述焊接的好壞。
另外，本發明4中的半導體部件制造裝置，具備壓力控制裝置，將所述電子部件固定在電子部件固定桿件上，壓力控制裝置使所述電子部件固定桿件沿所述電路板的厚度方向移動并借助于所述壓點控制所述電子部件在所述電路板上施加壓力，同時實施裝配；在所述壓力控制裝置中還具備測量裝置，當借助于所述壓點將所述電子部件向所述電路板上施加壓力時，測量所述電子部件固定桿件的變形。
所述焊接判斷裝置，還可以這樣構成，即通過比較由所述測量裝置得到的所述電子部件固定桿件變形的變化和所述電子部件與所述電路板良好接觸時正品變形的變化，判定所述焊接的好壞。
另外，本發明4中的半導體部件制造裝置，具備壓力控制裝置，將所述電子部件固定在電子部件固定桿件上，壓力控制裝置使所述電子部件固定桿件沿所述電路板的厚度方向移動并借助于所述壓點控制所述電子部件在所述電路板上施加壓力，同時實施裝配，此外，當借助于所述壓點將所述電子部件向所述電路板上施加壓力時，向所述電子部件固定桿件施加壓力。
所述焊接判斷裝置，還可以這樣構成，即通過比較由所述壓力控制裝置送出的所述電子部件固定桿件的壓力變化和所述電子部件與所述電路板良好接觸時正品的壓力變化，判定所述焊接的好壞。
另外，在本發明4的半導體部件制造裝置中的所述壓力控制裝置，還可以這樣構成，即當所述電子部件向所述電路板上施加壓力時，另外送出所述電子部件固定桿件的壓力；而所述焊接判斷裝置，通過比較由所述壓力控制裝置送出的所述電子部件固定桿件的壓力變化和所述電子部件與所述電路板良好接觸時正品的壓力變化，判定所述焊接的好壞。
另外，在本發明4的半導體部件制造裝置中的所述焊接判斷裝置，可以這樣構成，即當所述電子部件和所述電路板的接合被判斷為不良時，針對所述阻抗輸出裝置來改善所述焊接狀態，改變所述超聲波的振動。
另外，在本發明4的半導體部件制造裝置中的所述焊接判斷裝置，可以這樣構成，即當所述電子部件與所述電路板的接合狀態在所述焊接過程中被斷定為不良時，相對于所述阻抗輸出裝置來改善所述焊接狀態，改變所述超聲波的振動；當僅僅改變所述超聲波振動不足以改善所述焊接狀態時，相對于所述壓力控制裝置來改善上述焊接狀態，改變所述壓力。
另外，在本發明4的半導體部件制造裝置中，具備第1存儲裝置，用于存儲由所述阻抗值輸出裝置送出的所述阻抗的變化、所述測量裝置送出的所述電子部件固定桿件變形的變化、以及所述壓力控制裝置送出的所述電子部件固定桿件壓力的變化；還具備第2存儲裝置，用于存儲所述正品的阻抗變化、所述正品的變形變化、以及所述正品的壓力變化。
所述焊接判斷裝置，可以這樣構成，即分別比較存儲在所述第1存儲裝置中和第2存儲裝置中的所述阻抗變化與所述正品的阻抗變化、所述電子部件固定桿件的變形變化與所述正品的變形變化、以及所述電子部件固定桿件壓力的變化與所述正品的壓力變化，判定所述焊接的好壞。
另外，在本發明4的半導體部件制造裝置中，具備顯示裝置，用于顯示通過所述焊接判斷裝置得到的判斷結果；還具備第3存儲裝置，存儲當所述焊接判斷裝置判斷出所述電子部件和所述電路板的接合為不良時所述阻抗變化。
所述焊接判斷裝置，可以這樣構成，即當所述電子部件和所述電路板的接合被判斷為不良時，所述阻抗的變化被所述的顯示裝置顯示出，同時被存儲在第3存儲裝置中。
另外，本發明5的半導體部件制造方法，是利用超聲波振動使電子部件和電路板產生相對振動，在所述電子部件的電極和所述電路板的電極部分借助壓點焊接來制造半導體部件的方法。該半導體部件制造方法，比較所述電極與電極部分焊接開始到焊接終了這段時間內的有關所述超聲波振動產生的阻抗變化、以及當所述電子部件與所述電路板良好接觸時，所述焊接開始到焊接終了這段時間內的正品的阻抗變化，判定所述焊接的好壞。
另外，本發明5的半導體部件制造方法，可以這樣構成，即利用所述超聲波振動的作用，使包括所述壓點的所述電子部件和所述電路板沿著所述電路板厚度方向移動、接近并相互擠壓，再加上所述阻抗變化和所述正品阻抗變化的比較，另外，還比較所述電極與電極部分焊接開始到焊接終了這段時間內的所述電子部件的與所述電路板的變形變化、當所述電子部件與所述電路板良好接觸時，所述焊接開始到焊接終了這段時間內的正品的變形變化；以及比較所述電極與電極部分焊接開始到焊接終了這段時間內的所述電子部件與所述電路板之間的壓力變化、當所述電子部件與所述電路板良好接觸時，所述焊接開始到焊接終了這段時間內的正品的壓力變化。至少進行一種比較，來判定所述焊接的好壞。
另外，本發明5的半導體部件制造方法，還可以這樣構成，即當所述電子部件和所述電路板的接合被判斷為不良時，改善所述焊接狀態、改變所述超聲波的振動。
另外，本發明5的半導體部件制造方法，還可以這樣構成，即當僅僅改變所述超聲波振動不足以改善所述焊接狀態時，使包括所述壓點的所述電子部件和所述電路板沿著所述電路板厚度方向移動、接近并相互擠壓，這時相對于所述電極與電極部分焊接開始到焊接終了這段時間內的壓力，改善所述焊接狀態、改變所述壓力。
在以上的構成中，根據本發明1的壓點焊接判定裝置及本發明2的壓點焊接判定方法，通過裝備振動衰減檢測裝置及判定裝置，檢測使壓點和電極部分或電極之間焊接得以進行的振動的衰減，根據該振動衰減可以判定所述焊接的好壞，因而在焊接實施過程中也可以判定所述焊接的好壞。
另外，根據本發明3的半導體部件制造裝置，通過裝備上述本發明1及本發明2的壓點焊接判定裝置及方法，可以在焊接實施過程中判定電子部件和電路板之間接合的好壞。
另外，根據本發明4的半導體部件制造裝置、以及本發明5的半導體部件制造方法，通過配備阻抗輸出裝置、壓力控制裝置、測量裝置、以及焊接判定裝置，在焊接過程中測量超聲波的阻抗、實時測量電子部件固定桿件的下降變形和壓力，針對所述阻抗、變形、或壓力，將正品情況下的波形數據和焊接過程中的波形數據進行比較，就可以檢測出不良的焊接狀態。
另外，通過裝備顯示判定結果的顯示裝置、存儲不良的波形數據的第3存儲裝置，在不良品被判定的情況下，停止該半導體部件制造裝置、由所述顯示裝置顯示不良品的波形數據、將不良品剔除，保證只有正品才可以進入下一步的工序，這樣就可以提高焊接的質量。
另外，在焊接中有不良品被所述焊接判斷裝置判定的情況下，所述焊接判斷裝置，實時監視焊接過程中的波形數據，改變提供給所述阻抗輸出裝置的電壓來改變超聲波振動，或者改變所述壓力控制裝置的壓力值，或者將以上兩點都加以改變來實現焊接臺階段變更，這樣可以防止不良品的產生，提高成品率。
本發明的其它目的和特點，在附圖中的希望的實施方式中有明確的描述。在這些圖中，

圖1是表示本發明實施方式中半導體部件制造裝置的一個例子的立體圖，圖2是圖1所示的壓點焊接裝置部分放大后的立體圖，圖3是圖1所示焊接臺部分放大后的立體圖，圖4是圖1所示控制裝置構成的方框圖，圖5是表示向圖1所示控制裝置提供阻抗值的變化的曲線圖，具有良好接合的情況，圖6是表示向圖1所示控制裝置提供阻抗值的變化的曲線圖，不良接合的情況，圖7是表示在圖1所示的半導體部件制造裝置中實行的壓點焊接判定方法的動作流程圖，圖8是表示在圖1所示的半導體部件制造裝置的其它的裝置構成例子，顯示了壓點焊接裝置的周圍以及焊接臺的周圍，圖9是壓點形狀的其它例子，圖10是表示圖1所示的半導體部件制造裝置的第2實施方式的裝置的立體圖，圖11是表示圖10所示的半導體部件制造裝置中裝備的振動成分電流分離器以及和控制裝置的連接關系，圖12是表示圖11所示的振動成分電流分離器的等價電路圖，圖13是表示圖1所示的半導體部件制造裝置的第3實施方式的裝置的立體圖，圖14是表示圖13所示的測長裝置和半導體芯片的配置關系等，圖15是表示由圖13所示的測長裝置測量的半導體芯片的振動衰減曲線圖，圖16表示在電路板的電極部分形成壓點的示意圖，圖17是表示圖1所示的半導體部件制造裝置的第4實施方式的裝置的立體圖，圖18是表示圖17所示半導體部件制造裝置中壓點焊接裝置及控制裝置部分的構成的方框圖，圖19是表示在圖18所示壓點焊接裝置中實施焊接操作情況下正品焊接時的超聲波阻抗的波形曲線圖，圖20是表示在圖18所示壓點焊接裝置中實施焊接操作情況下正品焊接時的VCM線圈中流過的電流波形曲線圖，圖21是表示在圖18所示壓點焊接裝置中實施焊接操作情況下正品焊接時的吸嘴道下降位移量的曲線圖，圖22是表示在圖18所示壓點焊接裝置中實施焊接操作情況下不良品焊接時的超聲波阻抗的波形曲線圖，圖23是表示在圖18所示壓點焊接裝置中實施焊接操作情況下不良品焊接時的VCM線圈中流過的電流波形曲線圖，圖24是表示在圖18所示壓點焊接裝置中實施焊接操作情況下不良品焊接時的吸嘴道下降位移量的曲線圖，圖25是在圖17所示半導體部件制造裝置中實施焊接操作時判定焊接好壞的流程圖，圖26是表示圖25所示焊接好壞判定動作的變形例中的動作流程圖，阻抗波形作為判定對象時的動作流程圖，圖27是表示圖25所示焊接好壞判定動作的變形例中的動作流程圖，電流波形作為判定對象時的動作流程圖，圖28是表示圖25所示焊接好壞判定動作的變形例中的動作流程圖，位置波形作為判定對象時的動作流程圖，圖29是表示圖25所示焊接好壞判定動作的變形例中的動作流程圖，阻抗波形、電流波形以及位置波形作為判定對象時的動作流程圖，圖30是現有的半導體部件制造裝置的一個例子的立體圖，圖31是表示壓點焊接裝置中半導體芯片的固定部分以及振動發生裝置部分的示意圖，圖32是表示在電子部件上形成的壓點的形狀，圖33是表示被擠壓后的壓點，焊接完成后變成了面接觸。
發明的最好實施方式以下將參照附圖針對壓點焊接判定裝置、在該裝置中實行的壓點焊接判定方法，裝備所述壓點焊接判定裝置的半導體部件制造裝置、及其在該裝置中實行半導體部件制造方法對本發明的實施方式進行說明。
另外，如上述”技術方案”所記載的，在本實施方式中，作為“電子部件”的一個例子，在硅片等半導體基片上面做成集成電路，然后在集成電路的電極上形成壓點，再將集成電路切割，切割后的半導體芯片即作為上述例子。然而，上述電子部件并不限于上述的半導體芯片，例如，將所述半導體芯片封裝在樹脂中，只要在電極上形成壓點即可。
另外，如上述”技術方案”所記載的，作為具有“振動衰減檢測裝置”功能的例子，下述的第2實施方式中振動成分電流分離器、第3實施方式中測長裝置就擔當這樣的作用，并非要局限于此。
另外，如上述”技術方案”所記載的，作為具有“判定裝置”功能的例子，下述的第2實施方式和第3實施方式中控制裝置就擔當這樣的作用，并非要局限于此。
另外，如上述”技術方案”所記載的，作為具有“振動發生裝置”功能的例子，本實施方式中，在壓點焊接裝置105中裝備壓電元件91的超聲波振動發生裝置9就擔當這樣的作用，并非要局限于此。
另外，關于振動，所述壓點和電路板的電極部分之間的摩擦熱有可能降低由焊接臺施加在所述電路板的加熱溫度，能做的這樣程度的振動就可以了，當然，振動也不局限于上述的超聲波振動。另外，關于振幅，最低程度約為0.5微米。
另外，在以下將要說明的實施方式中，作為采用的例子是，在所述電子部件上形成壓點，該壓點和電路板上的電極部分進行焊接來制造半導體部件，實際上本發明的實施方式中涉及的壓點焊接判定裝置和方法、還有半導體部件制造裝置，并不局限于此。也就是說，本發明的實施方式中涉及的壓點焊接判定裝置和方法、還有半導體部件制造裝置，在和上述情況相反時，如在圖16中，壓點是形成在電路板20的電極部分21上，只要在電子部件及電路板的任何一方形成壓點，和任何其它一方的電極處相焊接，都是適用的。
第1實施方式如圖1所示，具備上述實施方式的壓點焊接判定裝置的半導體部件制造裝置101的構造，基本上和上述半導體部件制造裝置1的構造類似。半導體部件制造裝置101的特征，是裝備有實現壓點焊接判定方法的控制裝置110，在下面將詳細敘述。即半導體部件制造裝置101，從大的發明區分，由部件供給裝置102、焊接臺103、部件翻轉裝置104、壓點焊接裝置105、電路板輸運裝置106、以及控制裝置110構成。在這里，所述部件供給裝置102相當于所述現有的部件供給裝置2、所述焊接臺103相當于所述現有的焊接臺3、所述部件翻轉裝置104相當于上述現有的部件翻轉裝置4、所述壓點焊接裝置105相當于上述現有的壓點焊接裝置5、所述電路板輸運裝置106相當于上述現有的電路板輸運裝置6。下面，針對部件供給裝置102、焊接臺103、部件翻轉裝置104、壓點焊接裝置105以及電路板輸運裝置106，除了補充說明之外，將不進行詳細地說明。
如上所述，在半導體基片上形成集成電路，在集成電路的電極13上形成壓點11，然后針對每個集成電路部分維持以切割劃線的狀態，將基片112通過送料提升器111提供給所述部件供給裝置102。部件供給裝置102通過牽拉的方式將每個所述的半導體芯片分割下來。另外，提供給部件供給裝置102的基片112以及每個所述半導體芯片的狀態，由設置在部件供給裝置102上方的基片識別裝置113進行攝像，并將攝像信息提供給控制裝置110。還有，在本實施方式中，采用的例子是以所述半導體芯片作為電子部件，在這種情況下，裝備了這樣的部件供給裝置102，根據要處理的電子部件的形態的不同，相應的部件供給裝置的形態也隨之改變。
另外，在所述基片112中，上述有壓點的電路部分是面朝上的。這樣，每個被分割下來的所述半導體芯片，將由部件供給裝置102中的托升裝置120沿芯片的厚度方向向上托升，然后由部件翻轉裝置一一固定后進行翻轉，使上述壓點和電路板20的電極部分21面對面相對。
另外，在本實施方式中，所述基片112，是所謂的強電介質，基片是LiTaO3或LiNbO3等，所述的壓點材料是金。
所述焊接臺103，如圖3所示，通過Y軸機械手107，在Y方向上滑動。其中Y軸機械手裝有螺紋結構的驅動部分，即驅動馬達114。另外，焊接臺103，為了能對應于由電路板輸運裝置106提供的電路板20的大小尺寸、使得該電路板20能搭載在焊接臺103上，裝備有電路板微調部分115和116。其中，電路板微調部分115使所述電路板20沿Y方向的邊緣保持固定，可在X方向移動；而電路板微調部分116使所述電路板20沿X方向的邊緣保持固定，可在Y方向移動。另外，在所述焊接臺103中，為了能吸引住所述電路板20，裝有吸入通路，該吸入通路和吸引裝置117相連通。另外，為了實施壓點焊接，加熱裝置118將所述電路板20加熱到約150℃。
壓點焊接裝置105，參照圖31如上所述，在下端裝備有超聲波振動產生裝置9以及用于固定所述半導體芯片的具備電子部件固定桿件功能的吸嘴93(一個例子)。構成所述超聲波振動產生裝置9的壓電元件91通過啟振器133和控制裝置110連接在一起。下面將要詳細敘述到，控制裝置110根據由壓電元件91測量的阻抗的變化，判定所述壓點12和所述電極部分21焊接的好壞。
另外，如圖31所示，在本實施方式中，為了能吸住所述半導體芯片150，在吸嘴93里面沿吸嘴管軸方向形成有吸引通路94，該吸引通路94和吸引裝置119連通在一起。另外，作為固定半導體芯片150的方法，并不限于上述吸引方式，例如，也可以通過機械的方式來實現。另外，在本實施方式中，為了能將所述壓點11和所述電路板20的電極部分21焊接在一起，使所述半導體芯片150沿著所述壓點11和所述電路板20的電極部分21面對面朝互相接近的方向(在本實施方式中，為Z方向)移動，使得壓點11和所述電極部分21相互擠壓。這樣，在本實施方式中，所述半導體芯片150的移動，如圖2所示，是通過作為擠壓的驅動裝置，即所謂的音圈馬達(VCM)121來實現的。另外，在壓點焊接裝置105中，裝備有使吸嘴93沿圓周方向轉動的轉軸馬達122。壓點焊接裝置105的動作由控制裝置110加以控制。
這樣，使壓點焊接裝置105能在X軸方向上移動的X軸機械手108，在本實施方式中，如圖2所示，裝備有螺紋結構的作為驅動部分的馬達123。
所述控制裝置110，和上述各種裝置，例如部件供給裝置102、焊接臺103、部件翻轉裝置104、音圈馬達121、包含有壓電元件91的壓點焊接裝置105、電路板輸運裝置106等設置有電連接，控制各種操作。另外，在本實施方式中，控制裝置110，和半導體部件制造裝置101的其它部分一體化設計在一起，例如可以實現對壓點焊接操作的控制，也可以對壓點焊接裝置105實行判定焊接是否良好的焊接判定操作的控制。這樣，可以針對不同目的的裝置，分別設計相應的控制裝置。
下面，將對本實施方式中有特色的操作控制，即由控制裝置110實行的判定壓點焊接是否良好的判定操作的控制，參照圖7加以詳細說明。另外，控制裝置110針對其它裝置的操作控制，和現有的相同，故不加贅述。
在圖7的步驟(圖中以S標識)1中，控制裝置110，控制上述X軸機械手108以及Y軸機械手107，使壓點11配置在將要焊接的上述電極部分21的對面；在步驟2中，驅動所述音圈馬達121，使壓點11和所述電極部分21相互接觸。壓點11向電極部分21擠壓后，如圖33所示，變成壓點12的形狀。在步驟3中，當壓點變成壓點12的狀態時，通過超聲波振動產生裝置9的操作，將超聲波振動作用到壓點12上。另外，這時再對壓點12施加壓力，將壓點12壓扁，并使之維持這種形狀。這樣，向壓點12施加的超聲波振動，由所述啟振器133通過向壓點元件91提供電壓、電流來產生。另外，作用到壓點12上的上述超聲波振動，在本實施方式中，由超聲波振動產生裝置9的壓點元件91產生，是頻率為60千赫茲的超聲波振動。這樣，通過吸嘴93在半導體芯片150的固定部分能產生1～2μm的振幅。
在上述超聲波振動作用于壓點12期間，啟振器133向壓電元件91提供一定的電流、電壓，由于電路板20的加熱、以及由上述超聲波振動的作用導致的摩擦熱的發生，壓點12和所述電極部分21的接合漸漸變得困難、同時壓點21的振動也漸漸變得困難。象這樣，壓點12的振動變得困難，就會抑制壓電元件91的振動，結果就會造成由啟振器133向壓電元件91提供的電流值漸漸降低。另一方面，由于向壓電元件91施加的電壓在理論上是固定不變的，根據歐姆定律，隨著壓點12漸漸變得困難，換而言之，隨著壓點12和電極部分21的接合的進程，壓電元件91的阻抗值漸漸增大。
在本實施方式中，控制裝置110在步驟4，檢測由啟振器133向壓電元件91提供的電流值得變化，得出上述阻抗值得變化，在步驟5中根據該阻抗值得變化判定壓點12和電極部分21的接合是否良好。
以下進一步具體說明。如示意4所示，控制裝置110中，裝備有振動衰減檢測裝置140和判定裝置141。在本實施方式中，振動衰減檢測裝置140，如上所述，根據由所述啟振器133向壓電元件91提供的電流值的變化，檢測壓電元件91的阻抗值的變化，從而檢測出壓點12的振動衰減。所述判定裝置141，根據所述振動衰減檢測裝置140檢測出的所述振動衰減，判定壓點12和電極部分21的接合是否良好。
對于該判定操作，以下進行詳細說明。另外，下面將要說明的判定操作，是下面的在本實施方式的條件下的例子。因而，如果該條件發生變化，下面所記載的具體數值也應相應地改變，但是本實施方式中相關的技術思想是都適用的。在本實施方式中用到的半導體芯片150中，共有20個由金做成的壓點11、另外，和該壓點11相互對應的所述電極部分21也是由金做成的。另外，壓點焊接裝置105的吸嘴93由不銹鋼做成，用于吸引并固定半導體芯片150。另外，所述半導體芯片150，是所謂的強電介質，基片由LiTaO3、LiNbO3組成。此外，壓點12在成形時，在半導體芯片150上有2000克的荷重。
圖5中的曲線圖142顯示了上述阻抗值的變化。即，在開始向壓點12施加超聲波振動的時刻t1，阻抗值約15歐姆，當壓點12和電極部分21的焊接完了，可以進行判斷的時刻t2，阻抗值約為40歐姆。另外，在本實施方式中，從上述時刻t1開始到上述時刻t2之間的時間，約為0.1～0.2秒。還有，當上述焊接完成后，上述阻抗值將維持在平衡值。
這樣，對判定裝置141而言，以壓點12和電極部分21良好地焊接在一起為判斷條件，在本實施方式中，從將超聲波振動作用于壓點12開始，上述阻抗值隨時間增加，當經過一定必要的焊接時間后，上述阻抗值趨于平衡值，然后進入穩定時間后，上述平衡值將維持不變，如果這些條件都得到滿足，則上述焊接被認定為良好。
在這里，上述所謂焊接的必要時間，是從將超聲波振動作用于壓點12開始，使壓點12和電極部分21良好地接合在一起所必需的時間，是下面將要說明的根據不同條件而變化的時間，相當于上述焊接必要時間和上述穩定時間之和的總計時間的1/3～2/3。具體而言，在本實施方式中，相當于上述時刻t1到t2之間的時間。這樣，焊接的必要時間，是隨在半導體芯片150中所設計的壓點數和壓點尺寸、壓點擠壓力、加熱穩定等變化的，實際上，可以根據預備實驗測量并決定下來。另外，所謂上述“焊接良好”，是指電路板20的電極部分21和壓點12的接合強度與半導體芯片150的電極13和壓點12的接合強度相比較時相同或者更好狀態的情況。例如，在壓點12的直徑為100微米程度時，若接合強度為60～70克/壓點，則可以認定為良好。
另外，上述穩定時間，相當于圖5中時刻t2到t3之間的時間，在本實施方式中設定為0.1秒。
另外，上述平衡值，如上所述，是當在預備實驗中獲取上述焊接必要時間時，同時測定并決定的數值。有關是否達到上述平衡值的判斷，如上所述，根據在預定的平衡值的大約10％以內是否包含上述阻抗值，作為判斷條件加以判定。在本實施方式中，上述平衡值是上述的40歐姆，如果在40±3歐姆范圍中包括了上述阻抗值，則判斷為已經達到了平衡值。
另外，上述圖142，是上述阻抗值變化的簡略圖，實際上，阻抗值隨圖142變化過程中一直還有細微的變化。另外，在上述圖142中，從時刻t1開始到時刻t2為止，阻抗值的變化幾乎是線形的，表明了阻抗值增加的變化率是一定的。但并非局限于此，例如在圖143中所顯示的上述增加的變化率就可以認為是變化的。
另外，當上述阻抗值在上述焊接必要時間內達到上述平衡值后，即使維持在平衡值不變，如果焊接完了后，不必要的超聲波能量繼續施加在接合部，過度的能量作用會使接合部變差。因此，在本實施方式中，如上所述，將上述焊接必要時間和上述穩定時間之和的總時間的1/3～2/3作為上述焊接必要時間，將上述總時間減去上述焊接必要時間后的剩余時間作為上述穩定時間。
根據上述的判定標準，例如象圖6所示的圖表144那樣，上述阻抗值在上述穩定時間內，如果不能維持在平衡值，則判定裝置141就將焊接判斷為非良好。
另外，在本實施方式中，為了實現擠壓的操作，如上所述使用音圈馬達121作為驅動裝置使半導體芯片150移動，當然，并不局限于此，例如驅動裝置可以使用螺紋桿構造。
下面對上述構成的半導體部件制造裝置101的操作進行說明。
電路板20由電路板輸運裝置106提供給上述焊接臺103，被吸附在焊接臺103上進行加熱。另一方面，提升器111將上述基片112轉移到上述部件供給裝置102，在部件供給裝置102上，使基片112分割開。接下來，部件翻轉裝置104將由部件供給裝置提供的半導體芯片一個一個固定并翻轉。然后，驅動X軸機械手108將壓點焊接裝置105移動到部件翻轉裝置104所對應位置，將已經翻轉的半導體芯片150固定在壓點焊接裝置105的吸嘴93上。固定好了以后，進一步驅動X軸機械手108，使壓點焊接裝置105移動到焊接臺103的上方。然后驅動X軸機械手108和Y軸機械手107，使焊接臺104保持在電路板20上面應該和半導體芯片150焊接的地方。這樣，半導體芯片150的壓點11和上述電極部分21處于面對面的位置。接下來，對壓點12和電極部分21實施上述的焊接操作，同時控制裝置110對上述焊接的好壞進行判定。
在電路板20上，完成所有要實施焊接的半導體芯片150的焊接后，焊接臺103向電路板輸運裝置106的方向移動，電路板輸運裝置106將焊接臺103提供的電路板20輸運到下一個工序。這時，上述焊接被判定為不合格的包含半導體芯片150的電路板20，從合格品中剔除出來作為次品處理。
如上所述，基于本實施方式的壓點焊接判定裝置以及壓點焊接判定方法，控制裝置110測量焊接時壓電元件91的阻抗值，根據阻抗值的變化對壓點12和電極部分21的焊接質量進行判定，因此可以實現在焊接實施過程中對上述焊接好壞的判定。
另外，在上述實施方式中，為了將壓點11和上述電極部分21進行相互擠壓，壓點11向電路板20的位置移動，但并非局限于此。例如，如圖8所示，對壓點焊接時，也可以將壓點焊接裝置205固定，移動搭載有電路板20的焊接臺203，使其接近壓點焊接裝置205。對于這種移動用的驅動裝置，例如使用上述的音圈馬達221時，如上所述，可以由提供給音圈馬達221的電流值來控制位移量。總之，實施壓點焊接時，壓點11和電極部分21之間有相對移動就可以達到目的。另外，在圖8中，符號“207”是Y軸機械手的標識，符號“208”是X軸機械手的標識。
另外，超聲波振動是通過吸嘴93來實施的，但并非局限于此。如圖8所示，在電路板一側由超聲波振動產生裝置提供超聲波振動也是可以的。總之，壓點11和電路板20之間有相對的振動就可以達到目的。
另外，在上述的實施方式中，在半導體芯片150上形成的壓點11，采用的形狀如圖32所示，但并非局限于此，例如如圖9所示，有多個頂點250的壓點也是可以適用的。第2實施方式在上述第1實施方式中，針對使壓點12和電極部分21之間焊接得以進行的半導體芯片150的振動衰減，檢測壓電元件91的阻抗值得變化，控制裝置110根據上述阻抗值的變化判定上述焊接的好壞，作為上述振動衰減的測量方法并非局限于此。
例如，在圖10～圖12中所示的半導體部件制造裝置301，裝備有控制裝置310和振動成分電流分離器311，振動成分電流分離器311把向超聲波振動產生裝置9的啟振元件91提供的電流成分分離成振動成分電流和熱成分電流，控制裝置310也可以根據上述振動成分電流，測量上述啟振元件91的阻抗值，來判定上述焊接的好壞。另外，所述半導體部件制造裝置301，是將半導體部件制造裝置101中的控制裝置110換成控制裝置301，然后再裝備上所述振動成分電流分離器311，除此之外，和半導體部件制造裝置101在結構上沒有不同。
所述振動成分電流分離器311，其構成的等價電路由圖12所示，具有電容部分312的振動成分電流分離部；由線圈部分313、電容部分314、電阻部分315組成的熱成分，即損失部分的電流分離部。由上述振動成分電流分離部僅僅將分離出的上述振動成分電流輸送到控制部分310。在本實施方式中，上述電容312為1.22712納法拉，上述線圈313為20.9407毫亨利，上述電容314為295.144皮法拉，上述電阻315為10.6797歐姆。另外，對于這樣的振動成分電流及損失成分電流動分離操作及其構成，都是眾所周知的，在此省略詳細說明。
這樣，裝備了振動成分電流分離器311以及控制裝置310后，不需要象第1實施方式中借助于啟振器133的中介，可以直接地檢測啟振元件91的振動成分電流，根據振動成分電流來判定上述焊接的好壞。和上述第1實施方式相比，可以在更高的精度上來判定上述焊接的好壞。
另外，半導體部件制造裝置301的其它操作，和上述半導體部件制造裝置101的一樣，在此省略。第3實施方式在上述第1實施方式中，針對使壓點12和電極部分21之間焊接得以進行的半導體芯片150的振動衰減，檢測壓電元件91的阻抗值得變化，控制裝置110根據上述阻抗值的變化判定上述焊接的好壞，作為上述振動衰減的測量方法并非局限于此。
例如，在圖13中所示的半導體部件制造裝置401的構成可以是這樣，裝備有測長裝置411以及控制裝置410。測長裝置411可以直接測量，例如半導體芯片150的振動，控制裝置410根據該測量信息來判定上述焊接的好壞。另外，上述半導體部件制造裝置401，是將半導體部件制造裝置101中的控制裝置110換成控制裝置401，然后再裝備上上述測長裝置411，除此之外，和半導體部件制造裝置101在結構上沒有不同。
在第3實施方式中，如圖14所示，上述測長裝置411，將激光垂直地照射在半導體芯片150的振動測量面151上，通過發射光直接測量半導體芯片150的振動衰減。這樣的測長裝置，激光的束線方向和壓電元件91的層積方向相互，在本實施方式中是沿Y軸的。另外，由測長裝置411測量到的上述振動衰減，其變化趨勢如圖15的曲線412所示。
控制裝置410，根據測長裝置411提供的象曲線412這樣變化的振動衰減信息，和所述控制裝置110相應于所述判定裝置141的情況一樣，實施判定操作。
即，從將超聲波振動作用于壓點12開始，上述半導體芯片150的振動隨時間減少，當經過一定必要的時間后，振動值趨于平衡值，然后經過上述焊接的必要時間后進入穩定時間，上述平衡值將維持不變，如果這些條件都得到滿足，則上述控制裝置410就判定上述焊接為良好。
另外，如上所述，在本實施方式中，上述激光是照射在半導體芯片150上。壓點12形成在半導體芯片150上，這樣測量半導體芯片150的振動是最希望的。在本例中，半導體芯片150的厚度為0.35毫米，將激光垂直地照射在振動面151上是比較困難的。在這種情況下，如圖14所示，將激光垂直地照射在吸嘴93所支撐的半導體芯片固定部分的側面95或超聲波波導92的側面96上也是可行的。
這樣，在第3實施方式中，壓點焊接判定裝置可以在焊接進行過程中來判定上述焊接是否良好。
另外，有關半導體部件制造裝置401的其它操作，和上述半導體部件制造裝置101的操作一樣，在此省略說明。第4實施方式本第4實施方式是上述第1實施方式的半導體部件制造裝置101的變形例。圖17顯示了該第4實施方式中半導體部件制造裝置501的構成。該半導體部件制造裝置501的構成和半導體部件制造裝置101的構成類似，不過控制裝置510替代了半導體部件制造裝置101中的控制裝置110，壓點焊接裝置505也替代了壓點焊接裝置105。半導體部件制造裝置501中的其它構成和半導體部件制造裝置101的構成相同。因此，以下針對壓點焊接裝置505及控制裝置510進行說明，省略對其它構成部分的說明。
壓點焊接裝置505以及控制裝置510的控制結構如圖18所示。在圖18中，121是上述的音圈馬達(下面有時以“VCM”標識)，93是具備部件保持桿件功能的一個例子、在此是吸附上述半導體芯片150的吸嘴。9是上述具備壓電元件91的超聲波振動產生裝置，當半導體芯片150搭載在上述電路板20上時，作為具有阻抗輸出裝置功能的例子，超聲波振動產生裝置133發出指令使超聲波振動產生裝置發出超聲波振動，實施電路板20和半導體芯片150的焊接。521被安裝在VCM121的內部，是具備測量裝置功能的線形傳感器。522是具備吸嘴壓力控制裝置功能的VCM121的驅動器。在VCM驅動器522中，由上述線形傳感器521提供吸嘴93的位置信息537。VCM驅動器522對吸嘴93的位置及速度、同時對向VCM121提供的電流實現反饋控制。另外，根據上述電流的反饋控制，以壓點11為中介使半導體芯片150在電路板20上施壓，進行壓力控制。133是如上所述的超聲波發生器，以壓點11為中介在半導體芯片150和電路板20的焊接過程中向上述超聲波振動產生裝置9發送阻抗信息。523是模數(A/D)轉換器，在本實施方式中，將超聲波發生器133發送到阻抗信號524、VCM驅動器522發送到電流信號525、以及VCM驅動器522發送的位置信號526等模擬信號轉換成數字信號。在這里，上述電流信號525表示的是有關以壓點11為中介，半導體芯片150向電路板20所施加壓力的信息。另外，在本實施方式中，下面將要敘述到，半導體芯片150和電路板20之間接合的好壞，由阻抗值、基于上述電流信號的擠壓力、以及基于上述位置信號的位移量等3種決定。A/D轉換器523將上述3種信息進行A/D變換，因為僅根據上述阻抗就可以判斷上述焊接是否良好，所以，最低限度，可以將上述增加信號524進行A/D轉換。527是具備第1存貯裝置功能的快速讀寫緩沖器(以下以“FIFO”標識)，將A/D轉換器523逐個轉換的阻抗信號524、上述電流信號525、上述目前位置信號526的數字信號進行緩存。528是具備第2存儲裝置功能的第2內存，當以壓點11為之間半導體芯片150和電路板20之間的焊接被判定為良好時，用于緩存將A/D轉換器523逐個轉換的阻抗信號524、上述電流信號525、上述目前位置信號526的數字信號。另外，在該第2內存528中，存儲有各種半導體芯片150、電路板20的每次正品波形數據。目前使用中的半導體芯片150及電路板20對應的正品波形數據就從其中讀出。529是具備第3存儲裝置功能的第3內存，當以壓點11為之間半導體芯片150和電路板20之間的焊接被判定為不良時，用于緩存將A/D轉換器523逐個轉換的阻抗信號524、上述電流信號525、上述目前位置信號526的數字信號。這樣，在本實施方式中，第3內存529存儲上述3種波形數據，作為最低限度，存儲阻抗信號524的數字信號。530是具備焊接判斷裝置功能的中央運算處理器(以下稱“CPU”)，用于控制VCM驅動器522、超聲波發生器133等動作，來控制壓點焊接的操作。下面，針對焊接判斷的操作進行詳細說明。此外，在本實施方式中，上述控制裝置510包含有上述的FIFO527、第2內存528、第3內存529以及CPU530。
531為顯示裝置。
接下來，對這樣構成的壓點焊接裝置505及控制裝置510的動作，特別是上述焊接判斷裝置的動作，參照圖18～圖25加以說明。
首先，吸嘴93吸附半導體芯片150后，通過VCM121下降到電路板20的上面。在半導體芯片150和電路板20接觸之前，即壓點11和電路板20的電極部分21接觸之前，VCM驅動器522根據CPU530的指令532，從位置控制方式切換到電流控制方式，在VCM121的線圈中流有一定的電流536，根據初始設定值實施壓力控制。同時，CPU530向超聲波發生器133發出超聲波啟振信號533，開始進行在半導體芯片150的電極13上形成的壓點11和在電路板20的電極部分21之間的焊接。即，根據上述超聲波的啟振信號533，超聲波發生器133向超聲波振動產生裝置施加60kHz～70kHz的SIN波電壓534，就可以使吸附在吸嘴93頂端的半導體芯片150發生振動。另外，超聲波發生器133根據在啟振過程中來自超聲波振動產生裝置9的反饋電流535和SIN波電壓534，就可以得到阻抗值，作為超聲波阻抗值信號524，輸入到A/D轉換器中。
在焊接過程中，A/D轉換器523將阻抗信號524、電流信號525、目前位置信號526轉換成數字信號，轉換后的3種數字信號一一被存儲在FIFO527中，然后由FIFO527提供給CPU530。這樣，如圖19～圖21所示，CPU530就可以獲取到各波形信息。另外，在圖19～圖21中表示的是焊接開始到焊接終了的各波形信息。因此，在焊接過程中，CPU530就可以實時獲取從焊接開始時的上述各波形信息。
圖19表示的波形數據為在焊接良好的情況下，從焊接開始到焊接結束這段時間內時間與超聲波阻抗的關系。從波形數據可以理解，當半導體芯片150的壓點11和電路板20接觸時，開始施加超聲波振動，在最初，由于半導體芯片150的壓點11和電路板20的電極部分21尚未接合，超聲波振動產生裝置9的負荷較輕、阻抗也小。另一方面，一旦焊接開始，上述負荷加重、阻抗也變大。圖20表示的波形數據為在焊接良好的情況下，從焊接開始到焊接結束這段時間內時間與VCM121線圈電流的關系。如圖形數據所示，VCM121的線圈電流，在焊接剛開始時小，然后隨著CPU530向VCM驅動器522發出的逐漸增加的指令而變大。圖21表示的波形數據為在焊接良好的情況下，從焊接開始到焊接結束這段時間內時間與吸嘴93的下降移動量的關系。從波形數據中可以看到，在焊接過程中，吸嘴93的下降移動量逐漸下降，當焊接結束以后，不再有下降，而是趨于固定。
另一方面，圖22～圖24表示的波形數據為在焊接不良的情況下，從焊接開始到焊接結束這段時間內時間與超聲波阻抗的關系、時間與VCM121線圈電流的關系、時間與吸嘴93的下降移動量的關系。從圖22表示的超聲波阻抗波形數據中可以看到，在最初，由于半導體芯片150的壓點11和電路板20的電極部分21尚未接合，超聲波振動產生裝置9的負荷較輕、阻抗也小。和圖19所示的焊接良好的情況相比，在焊接不良的情況下，阻抗值隨時間只是緩慢地增加，即使經過一定的時間，阻抗值的變化還在繼續。這時，認定結果為焊接不良。在圖23中所表示的VCM12的線圈電流波形和圖20所示焊接良好的情況相比，在焊接不良的情況下，相對于指令值可觀測到波形突變，該突變的波形表明半導體芯片150的壓點11由于某種原因，存在損壞掉的可能性。這時，認定結果為焊接不良。另外，根據圖24所示吸嘴93的下降移動量，在焊接過程中，吸嘴93是逐漸下降的，但當焊接結束以后，移動量也小于設定值。這時，認定結果為焊接不良。
這樣，在本實施方式中，根據3種波形數據可以判斷焊接的好壞，反映焊接好壞最明確的是上述阻抗的變化，所以，最低程度上根據阻抗值的變化來判斷焊接的好壞。
下一步，參照圖25所示的操作流程圖，對上述焊接過程中壓點焊接裝置505及控制裝置510的焊接判定動作加以說明。
焊接開始時，CPU530在步驟#51中將VCM121的控制方式由位置反饋控制切換到電流反饋控制方式，在步驟#52中使超聲波發生器133處于ON位，啟動超聲波振動產生裝置9，使其產生超聲波振動。在經過預設的時間t[ms]內，實施以下的步驟#54～步驟#56的處理，在步驟#53中，判斷是否超過了上述焊接時間。
在沒有超過上述焊接時間的情況下，在步驟#54中，如上所述，在焊接動作過程中的取樣時刻，A/D轉換器523將阻抗信號524、電流信號525以及目前位置信號526變換成數字信號，輸送到FIFO527中。在步驟#55中，為了除去儲存在FIFO527中的各波形數據的噪音信號，實施濾波處理。在步驟#56中，CPU530將預先儲存在第2內存528中的從焊接開始到取樣時刻為止的如圖19～圖21所示的正品波形數據和FIFO527提供的上述濾波處理的3種波形數據全都進行比較。如上所述，在第2內存528中，存儲有各種半導體芯片150及電路板20每次的上述阻抗、上述電流、以及上述吸嘴位移量的3種波形數據，CUP530將目前使用中的半導體芯片150及電路板20對應的上述3種波形數據從其中讀出。因而，CPU530分別將上述3種波形數據相應的差取絕對值，如果分別超出了預設的額定值，就認定為焊接不良，進入步驟#57，并將該壓點焊接裝置505停止下來。另一方面，當上述3種波形數據相應的差的絕對值，有任何一個低于額定值時，轉移的步驟#53。這樣，在上述焊接時間沒有超過t[ms]時間時，為了能進行判定焊接好壞，再一次取樣，實現步驟#54至步驟步驟#56。而當上述焊接時間超過t[ms]時間時，進行下一個工序。
另外，象本實施方式這樣，比較上述3種波形數據的全部，當3種數據全部超過額定值時，也可以不判定為焊接不良，而是進行下面的操作。就是說，當上述3種數據的任何一種超出額定值時，判定為焊接不良，而當上述3種數據全部低于額定值時才判定為焊接良好。再就是，使用上述3種波形數據中的任何一種作為判定焊接是否良好的依據。這時，如上所述，使用上述阻抗信號能確切地判斷焊接的好壞，因此，使用阻抗信號作為判斷焊接好壞的依據是最佳選擇。另外，當使用上述阻抗信號和上述目前位置信號，或者當使用上述阻抗信號和上述電流信號作為判斷焊接好壞的依據時，根據只要一種依據判斷為焊接不良，則就可以判斷為焊接不良。再就是，使用上述3種波形數據，按順序實施焊接好壞的判斷，只要發現了判定焊接不良的依據，就認定為焊接不良。在這種情況下，最初使用的用于判斷焊接好壞的依據最好是阻抗信號。
在下一個步驟#58中，CPU530在本實施方式中，將上述的3種不良波形數據存儲在第3內存529中，在步驟#59中，用顯示裝置531表示出該不良波形數據。同時，蜂鳴器538和停止指示燈539都打開，將焊接不良的產生通知給操作者。
在上述的操作中，例如當半導體芯片150的電極13上的壓點11和電路板20的電極部分21進行焊接時，測量超聲波振動產生裝置9的阻抗、向VCM121提供的電流、吸嘴93的下降位移量，將這些波形數據和正品的波形數據進行比較，然后剔除不良品，只讓正品進入下一步工序，實現焊接質量的提高。
另外，作為上述操作的變形例子，圖26～圖29中所示的焊接判斷操作也是可行的。在此，將圖26～圖29中與圖25中所示的相同的操作賦予相同的步驟序號，省略相應的說明。
在圖26～圖29中，當半導體芯片150的電極13上的壓點11和電路板20的電極部分21進行焊接時，在該焊接被判定為不良的情況下，為了使焊接變好，改變焊接條件，另外，在上述的焊接時間t[ms]以內，除了判定焊接好壞之外，再加上上述改變焊接條件的次數n進行焊接好壞的判斷。下面將詳細說明。
在圖26中，在上述步驟#52和步驟#53之間，加入步驟#60，該步驟#60將上述改變焊接條件的次數n的初始值賦零。
在上述步驟#55的下一步驟#61中，當處于上述焊接過程中時，CPU530將由FIFO527送入上述濾波處理的上述阻抗的波形數據和從第2內存528中讀出的正品阻抗的波形數據進行比較。這樣，上述差的絕對值如果超出了預設的額定值，則進入步驟#64。在步驟#64中，當在取樣時刻壓點11和電極部分21的焊接狀態被判定為不良時，CPU530為了改變上述焊接狀態，使其朝良好的狀態轉變，改變超聲波發生器133向超聲波振動產生裝置9提供的超聲波輸出電壓，使其增加或者減小，改變焊接條件。這樣，在步驟#64中改變了一次焊接條件，在步驟#65中，給上述焊接條件改變次數n加1。在步驟#68中，對上述焊接條件改變次數n是否超過了設定次數進行判斷，如果沒有超過，則返回步驟#53。在步驟#53中重復上述操作。反之，如果超過了上述設定的次數，就是說在上述設定從次數內，試圖進行了修復，但并未改善焊接狀態，則判斷為不可能修復，轉移到步驟#58。
另外，上面是根據阻抗值波形實行焊接判斷，如圖27所示，作為替代，也可以根據上述電流波形數據實行焊接判斷。即，向上述步驟#55的下一步驟#62轉移。在步驟#62中，當處于上述焊接過程中時，CPU530將由FIFO527送入上述濾波處理的上述電流波形數據、即有關半導體芯片150和電路板20之間擠壓力的數據和從第2內存528中讀出的正品的電流波形數據進行比較。這樣，上述差的絕對值如果超出了預設的額定值，則進入步驟#66。在步驟#66中，當在取樣時刻壓點11和電極部分21的焊接狀態被判定為不良時，CPU530為了改變上述焊接狀態，使其朝良好的狀態轉變，改變VCM驅動器522向VCM121提供的電流值，使其增加或者減小，改變上述擠壓力、改變焊接條件。這樣，在步驟#66中改變了一次焊接條件，在步驟#69中，給上述焊接條件改變次數n加1。轉移到步驟#58。
另外，上面是根據阻抗值波形及電流波形實行焊接判斷，如圖28所示，作為替代，也可以根據上述位置波形數據實行焊接判斷。即，向上述步驟#55的下一步驟#63轉移。在步驟#63中，當處于上述焊接過程中時，CPU530將由FIFO527送入上述濾波處理的上述位置波形數據、即有關半導體芯片150也就是使半導體芯片150保持固定的吸嘴93在升降方向上位移量的數據和從第2內存528中讀出的正品的位置波形數據進行比較。這樣，上述差的絕對值如果超出了預設的額定值，則進入步驟#67。在步驟#67中，當在取樣時刻壓點11和電極部分21的焊接狀態被判定為不良時，CPU530為了改變上述焊接狀態，使其朝良好的狀態轉變，改變VCM驅動器522向VCM121提供的電流值，使其增加或者減小，改變上述擠壓力，同時改變超聲波發生器133向超聲波振動產生裝置9提供的超聲波輸出電壓，使其增加或者減小，改變焊接條件。這樣，在步驟#67中改變了一次焊接條件，在步驟#70中，給上述焊接條件改變次數n加1。轉移到步驟#68。
另外，也可以這樣操作，如圖29所示，在步驟#55的下一步，首先實行步驟#61，在步驟#61中，當上述阻抗波形數據與正品阻抗波形差的絕對值沒有超過上述額定值時，即根據阻抗波形，焊接被判斷為良好時，實行上述步驟#62。在步驟#62中，根據上述電流波形，焊接被判斷為良好時，實行上述步驟#63。
在本實施方式的上述步驟#68中，上述設定次數為10左右的適當值，還有，在上述步驟#53中，焊接時間t[ms]為200～500毫秒之間的適當值。
通過實施圖26～圖29中所示操作，測量超聲波振動產生裝置9的阻抗、向VCM121提供的電流和吸嘴93的下降位移量，實時檢測這些波形數據，在焊接過程中焊接狀態惡化的情況下，改變焊接條件，可以防止次品的產生，提高成品率。
此外，在本第4實施方式中，超聲波振動是在半導體芯片150側，當然并非局限于此，如上述第1實施方式所描述的那樣，只要在半導體芯片150和電路板20之間有相對的超聲波振動即可。另外，在本第4實施方式中，半導體芯片150向電路板20的位置移動，當然并非局限于此，只要在半導體芯片150和電路板20之間有相對的移動即可。
關于本發明，雖然參照附圖對希望的實施方式進行量充分地記述，對技術熟練的人員而言，各種變形和修正是簡單和直接的。如果這樣的變形和修正沒有超出本發明權利要求范圍的話，應該理解成還屬于其中的內容。
權利要求
1．一種壓點焊接判定裝置，是當電子部件(150)和電路板(20)產生相對振動，所述電子部件的電極(13)和所述電路板的電極部分(21)通過壓點(11、12)被焊接在一起來制造半導體部件時，判定該壓點焊接的好壞，其構成包括檢測上述焊接進行時導致的上述振動衰減的振動衰減檢測裝置(140、311、411)；和根據所述振動衰減檢測裝置測量出的所述振動衰減，來判定所述焊接的好壞的判定裝置(141、310、410)。
2．根據權利要求1所述的壓點焊接判定裝置，其所述振動衰減檢測裝置是和使所述電子部件和所述電路板產生相對振動的振動發生裝置相關聯的阻抗值，檢測出和所述振動衰減相對應的阻抗值的增加；所述判定裝置，根據導致所述振動衰減的所述阻抗值的增加傾向，判定所述焊接的好壞。
3．根據權利要求2所述的壓點焊接判定裝置，所述判定裝置是所述振動的作用開始后，所述阻抗值隨著時間的經過而增加、經過一段必要的時間后達到平衡值、然后進入穩定時間，阻抗值保持在所述平衡值，這時判定為所述焊接為良好。
4．根據權利要求1至3中任一權利要求所述的壓點焊接判定裝置，所述電子部件與所述電路板之間的相對振動，是在所述電路板固定的情況下，由所述電子部件的振動來實現的。
5．根據權利要求1所述的壓點焊接判定裝置，其所述振動衰減檢測裝置具備利用激光測量所述振動振幅的測長裝置(411)，所述判定裝置是根據所述振動振幅的衰減來判定所述焊接的好壞。
6．根據權利要求5所述的壓點焊接判定裝置，當所述電子部件與所述電路板之間的相對振動，是在所述電路板固定、由所述電子部件的振動來實現的情況下，所述測長裝置將激光垂直地照射在振動測量面(151、95、96)上，根據反射光測量所述振動的振幅。
7．根據權利要求1所述的壓點焊接判定裝置，所述振動衰減檢測裝置具備振動成分電流分離裝置(311)，當連接有使所述電子部件和所述電路板之間產生相對振動的振動發生裝置(9)時，分離所述振動發生裝置的振動成分電流；所述判定裝置根據所述振動成分電流分離裝置輸出的所述振動成分電流來判定所述焊接的好壞。
8．一種半導體部件制造裝置，是裝備有根據權利要求1至7中任一權利要求所述的壓點焊接判定裝置的半導體部件制造裝置。
9．一種壓點焊接判定方法，當電子部件(150)和電路板(20)產生相對振動，所述電子部件的電極(13)和所述電路板的電極部分(21)通過壓點(11、12)被焊接在一起時，判定壓點焊接的好壞，該方法包括檢測所述焊接進行時導致的所述振動衰減；根據所述振動衰減來判定所述焊接的好壞。
10．根據權利要求9所述的壓點焊接判定方法，所述振動衰減的檢測是與使所述電子部件和所述電路板之間產生相對振動的振動發生裝置(9)相關聯的阻抗值，檢測和所述振動衰減相對應的阻抗值的增加；根據導致所述振動衰減的所述阻抗值的增加傾向，判定所述焊接的好壞。
11．根據權利要求10所述的壓點焊接判定方法，所述焊接好壞的判定依據是所述振動的作用開始后，所述阻抗值隨著時間的經過而增加，經過一段必要的時間后達到所述平衡值、然后進入穩定時間，阻抗值保持在所述平衡值，這時判定為所述焊接為良好。
12．一種半導體部件制造裝置，是利用超聲波振動使電子部件(150)的電極(13)和電路板(20)的電極部分(21)通過壓點(11、12)被焊接在一起制造半導體部件的半導體部件制造裝置，該裝置包括阻抗輸出裝置(133)，當振動產生裝置(9)產生所述超聲波振動，通過所述壓點進行焊接時，輸出有關振動產生裝置的阻抗值；焊接判斷裝置(510)，將輸出的所述阻抗的變化與所述電子部件和所述電路板焊接良好的優良品的阻抗變化進行比較，判定所述焊接的好壞。
13．根據權利要求12所述的半導體部件制造裝置，還包括壓力控制裝置(522)，將電子部件固定在電子部件固定桿件(93)上，壓力控制裝置使所述電子部件固定桿件沿所述電路板厚度方向移動，并借助于所述壓點控制所述電子部件在所述電路板上施加壓力，同時實施裝配；所述壓力控制裝置中還具備測量裝置(521)，當借助于所述壓點將所述電子部件向所述電路板上施加壓力時，測量所述電子部件固定桿件的變形；所述焊接判斷裝置通過比較由所述測量裝置得到的所述電子部件固定桿件變形的變化和所述電子部件與所述電路板焊接良好時正品變形的變化，判定所述焊接的好壞。
14．根據權利要求12所述的半導體部件制造裝置，還包括壓力控制裝置(52)，將所述電子部件固定在電子部件固定桿件(93)上，壓力控制裝置使所述電子部件固定桿件沿所述電路板的厚度方向移動并借助于所述壓點控制所述電子部件在所述電路板上施加壓力，同時實施裝配，此外，當借助于所述壓點將所述電子部件向所述電路板上施加壓力時，向所述電子部件固定桿件施加壓力；所述焊接判斷裝置，通過比較由所述壓力控制裝置送出的所述電子部件固定桿件的壓力變化和所述電子部件與所述電路板良好接觸時正品的壓力變化，判定所述焊接的好壞。
15．根據權利要求13所述的半導體部件制造裝置，其所述壓力控制裝置是當所述電子部件向所述電路板施加壓力時，另外送出所述電子部件固定桿件的壓力；而所述焊接判斷裝置，通過比較由所述壓力控制裝置送出的所述電子部件固定桿件的壓力變化和所述電子部件與所述電路板良好接觸時正品的壓力變化，判定所述焊接的好壞。
16．根據權利要求12至14中任一權利要求所述的半導體部件制造裝置，其所述焊接判斷裝置，是當所述電子部件和所述電路板的接合被判斷為不良時，針對所述阻抗輸出裝置來改善所述焊接狀態、改變所述超聲波的振動。
17．根據權利要求15所述的半導體部件制造裝置，其所述焊接判斷裝置，是當所述電子部件與所述電路板的接合狀態在所述焊接過程中被判定為不良時，相對于所述阻抗輸出裝置來改善所述焊接狀態，改變所述超聲波振動；當僅僅改變所述超聲波振動不足以改善所述焊接狀態時，相對于所述壓力控制裝置來改善所述焊接狀態，改變所述壓力。
18．根據權利要求15所述的半導體部件制造裝置，還包括第1存儲裝置(527)，用于存儲由所述阻抗值輸出裝置送出的所述阻抗的變化、所述測量裝置送出的所述電子部件固定桿件變形的變化、以及所述壓力控制裝置送出的所述電子部件固定桿件壓力的變化；和第2存儲裝置(528)，用于存儲所述正品的阻抗變化、所述正品的變形變化、以及所述正品的壓力變化；所述焊接判斷裝置，分別比較存儲在所述第1存儲裝置中和第2存儲裝置中的所述阻抗變化與所述正品的阻抗變化、所述電子部件固定桿件的變形變化與所述正品的變形變化、以及所述電子部件固定桿件壓力的變化與所述正品的壓力變化，判定所述焊接的好壞。
19．根據權利要求12至18中任一權利要求所述的半導體部件制造裝置，還包括顯示裝置(531)，用于顯示通過所述焊接判斷裝置得到的所述良否的判斷結果；和第3存儲裝置(529)，存儲當所述焊接判斷裝置判斷出所述電子部件和所述電路板的接合為不良時所述阻抗的變化；所述焊接判斷裝置當所述電子部件和所述電路板的接合被判斷為不良時，所述阻抗的變化被所述的顯示裝置顯示出，同時被存儲在所述第3存儲裝置中。
20．一種半導體部件制造方法，是利用超聲波振動使電子部件(150)的電極(13)和電路板(20)的電極部分(21)借助壓點焊接用來制造半導體部件的半導體部件制造方法，該半導體部件制造方法，比較所述電極與所述電極部分焊接開始到焊接終了這段時間內的有關所述超聲波振動產生的阻抗變化、以及當所述電子部件與所述電路板良好接觸時，所述焊接開始到焊接終了這段時間內的正品的阻抗變化，判定所述焊接的好壞。
21．根據權利要求20所述的半導體部件制造方法，是利用所述超聲波振動的作用，使包括所述壓點的所述電子部件和所述電路板沿著所述電路板厚度方向移動、接近并相互擠壓，再加上所述阻抗變化和所述正品阻抗變化的比較，另外，還比較焊接開始到焊接終了這段時間內的所述電子部件的與所述電路板的變形變化、以及當所述電子部件與所述電路板接合良好時，所述焊接開始到焊接終了這段時間內的正品的變形變化；以及比較焊接開始到焊接終了這段時間內的所述電子部件與所述電路板之間的壓力變化、當所述電子部件與所述電路板接合良好時，所述焊接開始到焊接終了這段時間內的正品的壓力變化。至少進行一種比較，來判定所述焊接的好壞。
22．根據權利要求20或21所述的半導體部件制造方法，是當所述電子部件和所述電路板的接合被判斷為不良時，改善所述焊接狀態、改變所述超聲波的振動。
23．根據權利要求22所述的半導體部件制造方法，是當僅僅改變所述超聲波振動不足以改善所述焊接狀態時，使包括所述壓點的所述電子部件和所述電路板沿著所述電路板厚度方向移動、接近并相互擠壓，這時相對于焊接開始到焊接終了這段時間內所述電子部件和所述電路板的壓力，改善所述焊接狀態、改變所述壓力。
全文摘要
使電子部件(150)和電路板(20)產生相對振動,所述電子部件的電極(13)和上述電路板的電極部分(21)通過壓點(11、12)被焊接在一起時,由振動衰減檢測裝置(140)以及判定裝置(141)測量所述壓點和所述電極部分焊接過程導致的振動的衰減,根據該振動衰減來判定所述焊接的好壞。另外,對超聲波發生器(133)而言,針對阻抗、或者吸嘴(93)的位移量、或者向VCM(121)提供的電流,將焊接過程中這些波形和正品的波形進行比較,加以判定。通過這樣的構成,可以在焊接實施過程中對電子部件與電路板接合的好壞進行判定。另外,在焊接過程中,如果焊接狀態變差,可以通過改變焊接條件,防止次品的產生,提高成品率。
文檔編號H01L21/66GK1316100SQ99810354
公開日2001年10月3日 申請日期1999年8月27日 優先權日1998年9月1日
發明者南谷昌三, 東和司, 高橋健治, 金山真司, 和田浩, 辻澤孝文, 秋田誠, 岡本健二, 江口信三, 龜谷泰弘 申請人:松下電器產業株式會社