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(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)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(dòng)將如半導(dǎo)體芯片的電子零件安裝到電路板上的技術(shù)應(yīng)用于該電子電路裝置。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)上，有兩種方法被認(rèn)為是利用超聲波振動(dòng)將如半導(dǎo)體芯片的電子零件安裝到電路板上的技術(shù)。在一種技術(shù)中，當(dāng)電子零件接合并安裝到電路板上時(shí)，有一個(gè)角在電子零件的接合表面平面中以一個(gè)方向，即接合表面方向，被超聲波振動(dòng)。在另一種技術(shù)中，當(dāng)電子零件接合并安裝到電路板上時(shí)，有一個(gè)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(dòng)(例如，見KOKAI出版編號(hào)為2002-210409的日本專利申請(qǐng))。
前一種技術(shù)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(dòng)方向及模式布置方向，接合強(qiáng)度變化很大。后一種技術(shù)的問題在于由于超聲波振動(dòng)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(shí)或安裝后零件經(jīng)常會(huì)遭到損壞，導(dǎo)致電路操作的低可靠性。
如上所述，在利用超聲波振動(dòng)將如半導(dǎo)體芯片的電子零件安裝到電路板表面上的傳統(tǒng)技術(shù)中，存在接合強(qiáng)度不一致、安裝到電路板上的零件頻繁出現(xiàn)損壞及電路操作的低可靠性等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是考慮上述情況作出的。本發(fā)明的一個(gè)目的是提供能夠以穩(wěn)定、高可靠的零件接合強(qiáng)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(huì)受安裝情況、要安裝的零件等的影響。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種電子電路裝置，通過它就總是可以期待穩(wěn)定、高可靠的電路操作。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)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(shí)，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(shí)，在電子零件的接合表面平面中以多個(gè)方向施加振動(dòng)的振動(dòng)施加裝置，而且壓制裝置和振動(dòng)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(fā)明提供了在一個(gè)平面中以多個(gè)方向施加超聲波振動(dòng)的接合技術(shù)。這種接合技術(shù)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(dòng)損壞。因此，超聲波接合的產(chǎn)量可以提高，而且可以期待可靠穩(wěn)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(dòng)方向是變化的，因此關(guān)于所有方向的模式布置，電子零件可以高度一致的接合強(qiáng)度穩(wěn)定可靠地安裝。
本發(fā)明的其它目的與優(yōu)點(diǎn)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(fā)明的實(shí)踐了解。本發(fā)明的目的與優(yōu)點(diǎn)可以通過在下文中特別指出的工具及其組合實(shí)現(xiàn)并獲得。


加入其中并構(gòu)成該說明書一部分的

了本發(fā)明的實(shí)施方案，而且與上面給出的總體描述及下面給出的實(shí)施方案詳細(xì)描述一起，用來說明本發(fā)明的原理。
圖1A是顯示根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方案的電子零件安裝裝置結(jié)構(gòu)的圖。
圖1B是顯示該實(shí)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(shí)施方案電子零件安裝裝置中的驅(qū)動(dòng)信號(hào)例子的信號(hào)波形圖。
圖3是用來說明該實(shí)施方案電子零件安裝裝置的接合強(qiáng)度的圖。
圖4是顯示用在該實(shí)施方案電子零件安裝裝置中的驅(qū)動(dòng)信號(hào)例子的信號(hào)波形圖。
圖5是顯示用在該實(shí)施方案電子零件安裝裝置中的驅(qū)動(dòng)信號(hào)另一例子的信號(hào)波形圖。
圖6是顯示用在該實(shí)施方案的電子零件安裝裝置中的驅(qū)動(dòng)信號(hào)另一例子的信號(hào)波形圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的實(shí)施方案將參考附圖進(jìn)行描述。
圖1A示出了根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方案的電子零件安裝裝置的結(jié)構(gòu)。應(yīng)用本發(fā)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(jù)該實(shí)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(dòng)控制電路60。
當(dāng)電子零件20要安裝到電路板10上時(shí)，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(tài)下，壓制控制單元30以預(yù)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(dòng)器51，縱向在第二角54一端提供的第二超聲波振動(dòng)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(gè)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(dāng)?shù)奈恢霉潭ǖ絿娮毂砻妗?br> 超聲波振動(dòng)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(dòng)器51和在第二角54上提供的第二超聲波振動(dòng)器52提供預(yù)定頻率(例如，大約60KHz)的超聲波驅(qū)動(dòng)信號(hào)。例如，由圖2中實(shí)線表示的驅(qū)動(dòng)信號(hào)(Sa)提供給第一超聲波振動(dòng)器51，而由圖2中虛線表示的信號(hào)(Sb)提供給第二超聲波振動(dòng)器52。因此，第一超聲波振動(dòng)器51和第二超聲波振動(dòng)器52是以預(yù)定的時(shí)間單位被交替驅(qū)動(dòng)的。利用這種驅(qū)動(dòng)控制，第一超聲波振動(dòng)器51根據(jù)由箭頭a所示方向的驅(qū)動(dòng)信號(hào)(Sa)向第一角53施加超聲波振動(dòng)，而第二超聲波振動(dòng)器52根據(jù)由箭頭b所示方向的驅(qū)動(dòng)信號(hào)(Sb)向第二角54施加超聲波振動(dòng)。由箭頭a和b表示的振動(dòng)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(biāo)號(hào)15來表示。
在具有上述配置的電子零件安裝裝置中，當(dāng)電子零件20要安裝到電路板10的要接合表面上時(shí)，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(dāng)?shù)奈恢霉潭ǖ浇雍瞎ぞ?0。在這種狀態(tài)下，電子零件20以預(yù)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(dòng)控制電路60向超聲波接合工具50的第一超聲波振動(dòng)器51和第二超聲波振動(dòng)器52提供超聲波驅(qū)動(dòng)信號(hào)。第一超聲波振動(dòng)器51在由箭頭a表示的方向向第一角53施加超聲波振動(dòng)。第二超聲波振動(dòng)器52在由箭頭b表示的方向向第二角54施加超聲波振動(dòng)。
例如，由圖2中實(shí)線表示的超聲波驅(qū)動(dòng)信號(hào)(Sa)提供給第一超聲波振動(dòng)器51，而由圖2中虛線表示的超聲波驅(qū)動(dòng)信號(hào)(Sb)提供給第二超聲波振動(dòng)器52。因此，第一超聲波振動(dòng)器51和第二超聲波振動(dòng)器52以預(yù)定的時(shí)間單位被交替驅(qū)動(dòng)。
利用這種驅(qū)動(dòng)控制，第一超聲波振動(dòng)器51根據(jù)由箭頭a所示方向的驅(qū)動(dòng)信號(hào)(Sa)向第一角53施加超聲波振動(dòng)，而第二超聲波振動(dòng)器52根據(jù)由箭頭b所示方向的驅(qū)動(dòng)信號(hào)(Sb)向第二角54施加超聲波振動(dòng)。
利用第一角53和第二角54的超聲波振動(dòng)，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(dòng)。電子零件20的接合表面20a通過各個(gè)方向的超聲波振動(dòng)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(dòng)，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(dòng)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(chǎn)量可以提高。此外，由于沒有多余的振動(dòng)施加到電子零件20，因此在零件安裝完后可以維持可靠穩(wěn)定的電路操作。
此外，當(dāng)其接合到電路板10的要接合表面10a時(shí)，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(dòng)。因此，關(guān)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(qiáng)度可以保持一致。
關(guān)于模式布置不同的零件的接合強(qiáng)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(gè)側(cè)面(4個(gè)側(cè)面)提供，其中電子零件20將安裝在要接合表面10a上。當(dāng)布線模式11和12只通過箭頭a方向的超聲波振動(dòng)接合到電子零件20的接合表面20a時(shí)，對(duì)所需接合強(qiáng)度足夠的突起接合表面(j1)在振動(dòng)方向(箭頭a的方向)伸展的布線模式11上形成。但是，關(guān)于布線模式12，由于振動(dòng)是在模式的寬度方向，因此突起接合表面(j2)對(duì)所需接合強(qiáng)度是不足的。因此，在接合部分Pa的接合強(qiáng)度是足夠的，但在接合部分Pb的接合強(qiáng)度是不足的。另一方面，當(dāng)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(dòng)接合到電路板10的要接合表面10a時(shí)，關(guān)于兩種布線模式11和12，突起的接合表面(ja、jb)對(duì)所需接合強(qiáng)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(qiáng)度進(jìn)行接合。應(yīng)當(dāng)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(shí)施方案中，第一超聲波振動(dòng)器51和第二超聲波振動(dòng)器52是根據(jù)圖2所示驅(qū)動(dòng)信號(hào)(Sa、Sb)被不連續(xù)地交替驅(qū)動(dòng)的。但是，例如，第一超聲波振動(dòng)器51可以由圖4所示實(shí)線表示的驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)，而第二超聲波振動(dòng)器52可以由圖4所示虛線表示的驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)，從而在表面上以環(huán)形方向?qū)⒊暡ㄕ駝?dòng)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(dòng)器51可以由實(shí)線表示的驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)，而第二超聲波振動(dòng)器52可以由點(diǎn)劃線表示的驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)，從而以與表面平行的橢圓形方向?qū)⒊暡ㄕ駝?dòng)施加到電子零件20的接合表面20a。
可選地，第一超聲波振動(dòng)器51可以由圖6所示實(shí)線表示的驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)，而第二超聲波振動(dòng)器52可以由圖6所示點(diǎn)劃線表示的驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)，從而以與表面平行的不確定向量方向?qū)⒊暡ㄕ駝?dòng)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(gè)方向超聲波振動(dòng)角53和54，根據(jù)上述任意驅(qū)動(dòng)信號(hào)的超聲波振動(dòng)都實(shí)現(xiàn)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(gè)平面的至少兩個(gè)方向施加超聲波振動(dòng)的接合技術(shù)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(dòng)損壞。因此，超聲波接合的產(chǎn)量可以提高，而且在零件安裝完后可以維持可靠穩(wěn)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(dòng)方向是變化的，因此關(guān)于所有方向的模式布置，電子零件可以高度一致的接合強(qiáng)度穩(wěn)定可靠地安裝。
在上述實(shí)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(jìn)行各種修改，只要超聲波振動(dòng)能夠在一個(gè)平面，如其中在Y形接合工具的頂點(diǎn)提供三個(gè)超聲波振動(dòng)器以便在三個(gè)方向產(chǎn)生超聲波振動(dòng)的結(jié)構(gòu)，的多個(gè)方向施加。
對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，其它的優(yōu)點(diǎn)和修改很容易想到。因此，本發(fā)明在其更廣的方面不限于在此所顯示和描述的指定細(xì)節(jié)與代表性實(shí)施方案。因此，在不背離由所附權(quán)利要求及其等同替換定義的總體創(chuàng)造性構(gòu)思的主旨或范圍的前提下，可以進(jìn)行各種修改。
權(quán)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(shí)，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(shí)，在電子零件的接合表面平面中施加多個(gè)方向的振動(dòng)的振動(dòng)施加裝置，及壓制裝置和振動(dòng)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(quán)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(duì)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(quán)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(dòng)器的第一角、在其縱向一端提供有第二振動(dòng)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(dòng)器在電路板的要接合表面平面中以第一方向振動(dòng)固定到噴嘴的電子零件的接合表面并使第二振動(dòng)器在電路板的要接合表面平面中以第二方向振動(dòng)該接合表面的振動(dòng)控制裝置。
4.如權(quán)利要求3所述的電子零件安裝裝置，其特征在于振動(dòng)施加裝置包括用于交替驅(qū)動(dòng)第一振動(dòng)器和第二振動(dòng)器的控制裝置。
5.如權(quán)利要求3所述的電子零件安裝裝置，其特征在于振動(dòng)施加裝置包括以彼此不同的頻率驅(qū)動(dòng)第一振動(dòng)器和第二振動(dòng)器的控制裝置。
6.如權(quán)利要求3所述的電子零件安裝裝置，其特征在于振動(dòng)施加裝置包括驅(qū)動(dòng)第一振動(dòng)器和第二振動(dòng)器的控制裝置，所述第一振動(dòng)器和第二振動(dòng)器之間具有預(yù)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(tài)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(gè)方向超聲波振動(dòng)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(quán)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(dòng)是由具有一對(duì)交叉的角及分別在這對(duì)角的每個(gè)的一端提供的振動(dòng)器的接合工具施加的。
9.如權(quán)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(dòng)是以預(yù)定的時(shí)間單位交替驅(qū)動(dòng)的，從而在電子零件的接合表面平面中施加兩個(gè)方向的超聲波振動(dòng)。
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(nèi)接收多個(gè)方向的振動(dòng)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(quán)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(gè)電鍍電極的半導(dǎo)體器件。
12.如權(quán)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(gè)方向超聲波振動(dòng)角(53)和角(54)，電子零件(20)安裝到電路板(10)上。
文檔編號(hào)H05K3/32GK1592551SQ200410068618
公開日2005年3月9日 申請(qǐng)日期2004年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月3日
發(fā)明者澤野光俊, 高橋邦明, 細(xì)田邦康 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝