專利名稱：電子零件安裝裝置、電子零件安裝方法及電子電路裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及電子零件安裝裝置、電子零件安裝方法及電子電路裝置，一種利用超聲波振動將如半導體芯片的電子零件安裝到電路板上的技術應用于該電子電路裝置。
背景技術：
傳統上，有兩種方法被認為是利用超聲波振動將如半導體芯片的電子零件安裝到電路板上的技術。在一種技術中，當電子零件接合并安裝到電路板上時，有一個角在電子零件的接合表面平面中以一個方向，即接合表面方向，被超聲波振動。在另一種技術中，當電子零件接合并安裝到電路板上時，有一個角以與電子零件的接合表面正交(垂直)的方向被超聲波振動(例如，見KOKAI出版編號為2002-210409的日本專利申請)。
前一種技術的問題在于依賴于與電子零件接合的電路板表面上接合部分的振動方向及模式布置方向，接合強度變化很大。后一種技術的問題在于由于超聲波振動以與其表面正交的方向施加到扁平(芯片狀的)電子零件，因此在安裝時或安裝后零件經常會遭到損壞，導致電路操作的低可靠性。
如上所述，在利用超聲波振動將如半導體芯片的電子零件安裝到電路板表面上的傳統技術中，存在接合強度不一致、安裝到電路板上的零件頻繁出現損壞及電路操作的低可靠性等問題。
發明內容
本發明是考慮上述情況作出的。本發明的一個目的是提供能夠以穩定、高可靠的零件接合強度將電子零件安裝到電路板上的電子零件安裝裝置和電子零件安裝方法，而不會受安裝情況、要安裝的零件等的影響。
本發明的另一個目的是提供一種電子電路裝置，通過它就總是可以期待穩定、高可靠的電路操作。
為了實現上述目的，根據本發明，提供了一種電子零件安裝裝置，特征在于包括用于在固定要安裝到電路板的電子零件的同時，將電子零件的接合表面壓制到電路板的要接合表面的壓制裝置，及用于在固定電子零件的同時，在電子零件的接合表面平面中以多個方向施加振動的振動施加裝置，而且壓制裝置和振動施加裝置將電子零件的接合表面接合到電路板的要接合表面，從而將電子零件安裝到電路板上。
簡而言之，本發明提供了在一個平面中以多個方向施加超聲波振動的接合技術。這種接合技術防止象芯片一樣的電子零件被在與電子零件接合表面正交的(垂直)方向施加的超聲波振動損壞。因此，超聲波接合的產量可以提高，而且可以期待可靠穩定的電路操作。此外，由于在電子零件的接合表面平面中振動方向是變化的，因此關于所有方向的模式布置，電子零件可以高度一致的接合強度穩定可靠地安裝。
本發明的其它目的與優點將在隨后的描述中闡明，通過描述部分地將變得顯而易見，或者可以通過本發明的實踐了解。本發明的目的與優點可以通過在下文中特別指出的工具及其組合實現并獲得。
加入其中并構成該說明書一部分的
了本發明的實施方案，而且與上面給出的總體描述及下面給出的實施方案詳細描述一起，用來說明本發明的原理。
圖1A是顯示根據本發明一種實施方案的電子零件安裝裝置結構的圖。
圖1B是顯示該實施方案電子零件安裝裝置的超聲波接合工具的透視圖。
圖2是顯示用在該實施方案電子零件安裝裝置中的驅動信號例子的信號波形圖。
圖3是用來說明該實施方案電子零件安裝裝置的接合強度的圖。
圖4是顯示用在該實施方案電子零件安裝裝置中的驅動信號例子的信號波形圖。
圖5是顯示用在該實施方案電子零件安裝裝置中的驅動信號另一例子的信號波形圖。
圖6是顯示用在該實施方案的電子零件安裝裝置中的驅動信號另一例子的信號波形圖。
具體實施例方式
本發明的實施方案將參考附圖進行描述。
圖1A示出了根據本發明一種實施方案的電子零件安裝裝置的結構。應用本發明的電子零件安裝裝置可以是例如超聲波倒裝接合裝置。
如圖1A所示，根據該實施方案的電子零件安裝裝置包括壓制控制單元30、超聲波接合工具50及包括振蕩器的超聲波振動控制電路60。
當電子零件20要安裝到電路板10上時，通過超聲波接合工具50的噴嘴55，電子零件20的接合表面20a通過引力被固定到電路板10的要接合表面10a上。在這種狀態下，壓制控制單元30以預定壓力壓制電子零件20，從而將接合表面20a接合到要接合表面10a。
如圖1B所示，超聲波接合工具50包括彼此交叉的第一角53和第二角54。此外，它還包括縱向在第一角53一端提供的第一超聲波振動器51，縱向在第二角54一端提供的第二超聲波振動器52，及在第一角53和第二角54相交部分的下表面提供的噴嘴55。噴嘴55在其末端有一個真空的引力口(引力洞)55a，用來將要安裝到電路板10的要接合表面10a上的電子零件20抽成真空，從而電子零件20可以在適當的位置固定到噴嘴表面。
超聲波振動控制電路60包括振蕩器，并分別向在超聲波接合工具50的第一角53上提供的第一超聲波振動器51和在第二角54上提供的第二超聲波振動器52提供預定頻率(例如，大約60KHz)的超聲波驅動信號。例如，由圖2中實線表示的驅動信號(Sa)提供給第一超聲波振動器51，而由圖2中虛線表示的信號(Sb)提供給第二超聲波振動器52。因此，第一超聲波振動器51和第二超聲波振動器52是以預定的時間單位被交替驅動的。利用這種驅動控制，第一超聲波振動器51根據由箭頭a所示方向的驅動信號(Sa)向第一角53施加超聲波振動，而第二超聲波振動器52根據由箭頭b所示方向的驅動信號(Sb)向第二角54施加超聲波振動。由箭頭a和b表示的振動方向與電子零件20的接合表面20a平行(即，接合表面20a的方向)。在電路板10的要接合表面10a上提供的突起(例如，電鍍突起)和在電子零件20的接合表面20a上提供的突起都由標號15來表示。
在具有上述配置的電子零件安裝裝置中，當電子零件20要安裝到電路板10的要接合表面上時，電子零件20的接合表面20a被超聲波接合工具50的噴嘴55抽成真空，并在適當的位置固定到接合工具50。在這種狀態下，電子零件20以預定壓力被壓制，而接合表面20a被接合到要接合表面10a。
與這種壓制并行，包括振蕩器的超聲波振動控制電路60向超聲波接合工具50的第一超聲波振動器51和第二超聲波振動器52提供超聲波驅動信號。第一超聲波振動器51在由箭頭a表示的方向向第一角53施加超聲波振動。第二超聲波振動器52在由箭頭b表示的方向向第二角54施加超聲波振動。
例如，由圖2中實線表示的超聲波驅動信號(Sa)提供給第一超聲波振動器51，而由圖2中虛線表示的超聲波驅動信號(Sb)提供給第二超聲波振動器52。因此，第一超聲波振動器51和第二超聲波振動器52以預定的時間單位被交替驅動。
利用這種驅動控制，第一超聲波振動器51根據由箭頭a所示方向的驅動信號(Sa)向第一角53施加超聲波振動，而第二超聲波振動器52根據由箭頭b所示方向的驅動信號(Sb)向第二角54施加超聲波振動。
利用第一角53和第二角54的超聲波振動，固定到超聲波接合工具50噴嘴55的電子零件20的接合表面20a交替接收由箭頭a和b所示方向的超聲波振動。電子零件20的接合表面20a通過各個方向的超聲波振動接合到電路板10的要接合表面10a。從而，電子零件20安裝到電路板10上。
在上述接合方法中，不需要在與接合表面20a正交的(垂直)方向接收振動，電子零件20的接合表面20a就可以接合到電路板10的要接合表面10a。因此，沒有多余的振動施加到電子零件20的上下表面。從而防止電子零件20被損壞，因此超聲波接合的產量可以提高。此外，由于沒有多余的振動施加到電子零件20，因此在零件安裝完后可以維持可靠穩定的電路操作。
此外，當其接合到電路板10的要接合表面10a時，電子零件20的接合表面20a交替在箭頭a和b的方向接收與接合表面20a平行的超聲波振動。因此，關于在所有方向在電路板10的要接合表面10a上提供的模式布置，零件的接合強度可以保持一致。
關于模式布置不同的零件的接合強度在圖3中示出。假定布線模式11和12在電路板10的要接合表面10a的各個側面(4個側面)提供，其中電子零件20將安裝在要接合表面10a上。當布線模式11和12只通過箭頭a方向的超聲波振動接合到電子零件20的接合表面20a時，對所需接合強度足夠的突起接合表面(j1)在振動方向(箭頭a的方向)伸展的布線模式11上形成。但是，關于布線模式12，由于振動是在模式的寬度方向，因此突起接合表面(j2)對所需接合強度是不足的。因此，在接合部分Pa的接合強度是足夠的，但在接合部分Pb的接合強度是不足的。另一方面，當電子零件20的接合表面20a通過箭頭a和b方向的超聲波振動接合到電路板10的要接合表面10a時，關于兩種布線模式11和12，突起的接合表面(ja、jb)對所需接合強度是足夠的。因此，所有的布線模式11和12都可以利用一致的接合強度進行接合。應當指出，電子零件20接合在其上面的電路板10不限于剛性板，而可以是柔性板。
在上述實施方案中，第一超聲波振動器51和第二超聲波振動器52是根據圖2所示驅動信號(Sa、Sb)被不連續地交替驅動的。但是，例如，第一超聲波振動器51可以由圖4所示實線表示的驅動信號驅動，而第二超聲波振動器52可以由圖4所示虛線表示的驅動信號驅動，從而在表面上以環形方向將超聲波振動施加到電子零件20的接合表面20a。
可選地，如圖5所示，第一超聲波振動器51可以由實線表示的驅動信號驅動，而第二超聲波振動器52可以由點劃線表示的驅動信號驅動，從而以與表面平行的橢圓形方向將超聲波振動施加到電子零件20的接合表面20a。
可選地，第一超聲波振動器51可以由圖6所示實線表示的驅動信號驅動，而第二超聲波振動器52可以由圖6所示點劃線表示的驅動信號驅動，從而以與表面平行的不確定向量方向將超聲波振動施加到電子零件20的接合表面20a。
通過在要安裝到電路板10的要接合表面10a的電子零件20的接合表面20a平面的至少兩個方向超聲波振動角53和54，根據上述任意驅動信號的超聲波振動都實現了將電子零件20的接合表面20a接合到電路板10的要接合表面10a的接合裝置。在一個平面的至少兩個方向施加超聲波振動的接合技術防止象芯片一樣的電子零件被與電子零件接合表面正交的(垂直)方向的超聲波振動損壞。因此，超聲波接合的產量可以提高，而且在零件安裝完后可以維持可靠穩定的電路操作。此外，由于在電子零件20的接合表面20a平面中振動方向是變化的，因此關于所有方向的模式布置，電子零件可以高度一致的接合強度穩定可靠地安裝。
在上述實施方案中，第一角53和第二角54是交叉的，從而將超聲波接合工具50組裝在一起。但是，超聲波接合工具50可以進行各種修改，只要超聲波振動能夠在一個平面，如其中在Y形接合工具的頂點提供三個超聲波振動器以便在三個方向產生超聲波振動的結構，的多個方向施加。
對本領域技術人員來說，其它的優點和修改很容易想到。因此，本發明在其更廣的方面不限于在此所顯示和描述的指定細節與代表性實施方案。因此，在不背離由所附權利要求及其等同替換定義的總體創造性構思的主旨或范圍的前提下，可以進行各種修改。
權利要求
1.一種電子零件安裝裝置，其特征在于包括用于在固定要安裝到電路板的電子零件的同時，將電子零件的接合表面壓制到電路板的要接合表面的壓制裝置；及用于在固定電子零件的同時，在電子零件的接合表面平面中施加多個方向的振動的振動施加裝置，及壓制裝置和振動施加裝置將電子零件的接合表面接合到電路板的要接合表面，從而將電子零件安裝到電路板上。
2.如權利要求1所述的電子零件安裝裝置，其特征在于壓制裝置包括具有一對交叉的角及在角的相交部分提供以吸引并固定電子零件的噴嘴的接合工具；及用于將由接合工具噴嘴固定的電子零件的接合表面壓制到電路板的要接合表面的壓制控制裝置。
3.如權利要求1所述的電子零件安裝裝置，其特征在于壓制裝置包括具有在其縱向一端提供有第一振動器的第一角、在其縱向一端提供有第二振動器的第二角及吸引并固定電子零件的噴嘴的接合工具，第一角和第二角彼此交叉，而噴嘴在第一角和第二角的相交部分提供；及使第一振動器在電路板的要接合表面平面中以第一方向振動固定到噴嘴的電子零件的接合表面并使第二振動器在電路板的要接合表面平面中以第二方向振動該接合表面的振動控制裝置。
4.如權利要求3所述的電子零件安裝裝置，其特征在于振動施加裝置包括用于交替驅動第一振動器和第二振動器的控制裝置。
5.如權利要求3所述的電子零件安裝裝置，其特征在于振動施加裝置包括以彼此不同的頻率驅動第一振動器和第二振動器的控制裝置。
6.如權利要求3所述的電子零件安裝裝置，其特征在于振動施加裝置包括驅動第一振動器和第二振動器的控制裝置，所述第一振動器和第二振動器之間具有預定相位差。
7.一種用于將電子零件安裝到電路板上的電子零件安裝方法，其特征在于包括步驟在電子零件固定到電路板的狀態下，將電子零件的接合表面壓制到電路板的要接合表面的步驟；及在電子零件的接合表面平面中施加多個方向超聲波振動的步驟，從而將電子零件的接合表面接合到電路板的要接合表面。
8.如權利要求7所述的電子零件安裝方法，其特征在于超聲波振動是由具有一對交叉的角及分別在這對角的每個的一端提供的振動器的接合工具施加的。
9.如權利要求8所述的電子零件安裝方法，其特征在于超聲波振動是以預定的時間單位交替驅動的，從而在電子零件的接合表面平面中施加兩個方向的超聲波振動。
10.一種電子電路裝置，其特征在于包括具有要接合表面的電路板；及具有接合到電路板的要接合表面并通過在該接合表面平面內接收多個方向的振動安裝到電路板安裝位置的接合表面的電子零件，從而該接合表面接合到電路板的要接合表面。
11.如權利要求10所述的電子電路裝置，其特征在于電子零件是具有以矩陣形式布置在接合表面上的多個電鍍電極的半導體器件。
12.如權利要求10所述的電子電路裝置，其特征在于電路板是柔性電路板或剛性電路板。
全文摘要
通過在要安裝到電路板(10)的要接合表面(10a)的電子零件(20)的接合表面(20a)平面中以多個方向超聲波振動角(53)和角(54)，電子零件(20)安裝到電路板(10)上。
文檔編號H05K3/32GK1592551SQ200410068618
公開日2005年3月9日 申請日期2004年9月3日 優先權日2003年9月3日
發明者澤野光俊, 高橋邦明, 細田邦康 申請人:株式會社東芝