专利名称：电子元器件安装装置及电子元器件安装方法
技术领域：
本发明涉及利用超声波振动安装电子元器件的金属电极与布线基板的金 属电极用的电子元器件安装装置及电子元器件安装方法。
背景技术：
在将电子元器件安装到印刷基板等的布线基板上的装置中，以往利用接合 电子元器件的电极和布线基板的电极的种种方法，作为能在短时间内且以较低 温度实装电子元器件的方法之一，已知有利用超声波的接合方法(下面称作超 声波接合)。
上述超声波接合中，利用超声波振动使按压在布线基板上的电子元器件振 动，使电子元器件的电极(例如形成有凸块)与布线基板的电极电接合。这时， 所述凸块可以形成于布线基板的电极上，也可以形成于电子元器件的电极和布 线基板的电极两者上。
图13 (a) (b)是表示以往的利用超声波将电子元器件4安装到布线基板 14上的电子元器件安装装置(下称超声波接合装置)对电子元器件4的金属电 极与布线基板14的金属电极实施接合的状态说明图，l是超声波振子，2是超 声波焊头(日文水一乂)， 3是工具。
图13 (a)是剖视图，图13 (b)的右图是除去布线基板后的仰视图，图 13 (b)的左图的9是无载荷时的超声波振幅，模拟地表示施加载荷时的超声 波振动的传递量。
如图13 (a)所示，由超声波振子1发生的超声波振动，通过传递超声波 振动的超声波焊头2、和与搭载的电子元器件4直接接触的工具3，传递到电 子元器件4，电子元器件4上的电极与布线基板14的电极被接合。
图14是表示对电子元器件的各接合部施加负荷的载荷条件、超声波振动 条件和电子元器件的各接合部的合格品、不合格品的关系的说明图。横轴是对各接合部施加负荷的载荷条件，纵轴是超声波振动。
如该图14所示，在低载荷或低超声波振动的区域B中，接合所需的负荷
能量不足，会发生电子元器件4的电极与布线基板14的电极未被接合的接合 部的导电不良，或发生为确保作为产品所要求的可靠性所需要的接合强度(例 如，电子元器件4对布线基板14的剪切强度)不足之类的接合强度不足所引 起的接合不良。
另外，在高载荷或高超声波振动的区域C中，因负荷能量的过负荷而破坏 电子元器件4或布线基板14。
因此，作为接合条件的载荷值和超声波振动值，需要设定在能确保为确保 作为产品所要求的可靠性所需的接合强度、且不发生电子元器件4或布线基板 14的破坏的范围内。区域A能实现适当的载荷且适当的超声波振动的电子元 器件4与布线基板14的良好的接合。
专利文献1:日本专利特开2004 — 330228号公报
近年来，与接合电子元器件的电极和布线基板的电极的下述其他接合方式 相比，例如通过形成于凸块上的导电性粘合材料来接合形成于电子元器件的电 极上的凸块与布线基板的电极的接合方法，或者，通过含有导电性粒子的粘合 片来接合形成于电子元器件的电极上的凸块与布线基板的电极的接合方法，或 者，接合形成于电子元器件上的钎焊凸块与布线基板的电极的方法等，超声波 接合方式被认为具有能在短时间内且以较低温度接合电子元器件的优越性，被 期待着对多种电子元器件的接合形态的应用。
特别是，在被预测图像显示用驱动器IC等的大型化且电极的窄间距化在 今后还会有所进展的电子元器件的接合形态中，由于会因接合时的温度负荷所 引起的各构成构件的热膨胀而产生接合位置偏移等不佳的情况，所以尤其期待 可在低温下接合的超声波接合方式的应用。
超声波接合中，为了将由工具传递的超声波振动传递到电子元器件的整个 表面，工具的与超声波振动方向垂直的方向的长度及平行的方向的长度被设定 成，和电子元器件的与超声波振动方向垂直的方向的长度及平行的方向的长度 相同的长度，或者比电子元器件的与超声波振动方向垂直的方向的长度及平行 的方向的长度要长，而且，工具的与超声波振动方向垂直的方向的长度，在工具的元器件保持面中是相同的长度，而且工具的与超声波振动方向平行的方向 的长度被设定成在工具保持面中是相同的长度。
然而，上述工具的形状中，越是距工具的与超声波振动方向平行的方向的 中心线较远的工具的部位，超声波振动的传递变得越差。
艮P，如图13 (b)所示，在工具3的中央部和工具3的端部，产生超声波 振幅9的变化，即对超声波振动的传递产生差异，特别是在工具3的端部，超 声波振动的传递变得极小。
如上所述，超声波接合的接合条件需要定为电子元器件的电极与布线基板 的电极接合且不破坏的区域A的接合条件，但若对电子元器件的中央部的电极 与端部电极部的超声波振动的传递产生差异，则对电子元器件内的各接合部实 际所加负荷的接合条件具有如图14所示那样的范围，找不到满足在电子元器 件内的整个接合部中确保接合强度、及不破坏电子元器件或布线基板的两方面 的接合条件。图14中Dl的范围表示对与电子元器件的超声波振动方向垂直的 方向上的端部实际所加负荷的接合条件的范围。D 2的范围表示对与电子元器 件的超声波振动方向垂直的方向上的端部以外实际所加负荷的接合条件的范 围。
或者，即使能找到满足在电子元器件内的整个接合部中确保接合强度、及 不破坏电子元器件或布线基板的两方面的接合条件，也已经变成了为确保合格 品所需的裕度较小的接合条件，批量生产中的接合条件的维持管理上非常困 难。
发明内容
本发明是鉴于上述以往的问题而完成的，其目的在于，通过使超声波接合 中的工具中央部与工具端部的超声波振幅之差，即超声波振动的传递之差减低 到零，或者使超声波振动的传递之差减小，并找出满足在电子元器件内的整个 接合部中确保接合强度、及不破坏电子元器件或布线基板的两方面的条件，进 一步确保裕度较大的接合条件范围以确保合格品，从而使批量生产中的接合条 件的维持管理变得容易。
本发明的权利要求1所述的电子元器件安装装置，将由超声波振子发生的
7超声波振动通过超声波焊头和工具传递到布线基板上的电子元器件，使所述电 子元器件与所述布线基板接合，其特征为，设定成使得通过所述超声波振子的 中心轴、且垂直于与所述电子元器件的接触面的方向的所述工具的中央部的截 面积，比所述工具的其他部位的截面积要大。
本发明的权利要求2所述的电子元器件安装装置，其特征为，在权利要求 1中，设定成使得与超声波振动方向平行的方向的所述工具的与所述电子元器 件的接触面的中央部的长度，比所述工具的与所述电子元器件的接触面的端部 的长度要长。
本发明的权利要求3所述的电子元器件安装装置，其特征为，在权利要求 1中，在所述工具的侧面，形成与由所述超声波振子给予的超声波振动方向平 行的方向的沟部。
本发明的权利要求4所述的电子元器件安装装置，其特征为，在权利要求 1中，在所述工具的侧面，形成与由所述超声波振子给予的超声波振动方向垂 直的方向的2个孔部，并将该2个孔部分别设置在相对于所述超声波振子的中 心轴对称的位置上。
本发明的权利要求5所述的电子元器件安装装置，将由超声波振子发生的
超声波振动通过超声波焊头和工具传递到布线基板上的电子元器件，使所述电 子元器件与所述布线基板接合，其特征为，设定成使得通过所述超声波振子的
中心轴、且垂直于与所述电子元器件的接触面的方向的所述工具的中央部的截 面积，比其他部位的截面积要小。
本发明的权利要求6所述的电子元器件安装装置，其特征在于，在权利要 求5中，在所述工具的与由所述超声波振子给予的超声波振动方向垂直的方向 的侧面，形成孔部，并将所述孔部设置成使得该孔部的中心线存在于通过所述 工具的与所述电子元器件的接触面的中央部和所述超声波振子的中心轴的平 面上。
本发明的权利要求7所述的电子元器件安装装置，其特征为，在权利要求 5中，在所述工具的电子元器件保持面的中央部形成沟部。
本发明的权利要求8所述的电子元器件安装装置，将由超声波振子发生的 超声波振动通过超声波焊头和工具传递到布线基板上的电子元器件，使所述电子元器件与所述布线基板接合，其特征为，使通过所述超声波振子的中心轴、 且垂直于所述工具与电子元器件的接触面的方向的所述工具的中央部的材质 与所述工具的其他部位的材质，有所不同。
本发明的权利要求9所述的电子元器件安装装置，将由超声波振子发生的 超声波振动通过超声波焊头和工具传递到布线基板上的电子元器件，使所述电 子元器件与所述布线基板接合，其特征为，使通过所述超声波振子的中心轴、 且垂直于所述工具与电子元器件的接触面的方向的所述工具的中央部的材质 组织与所述工具的其他部位的材质组织，有所不同。
本发明的权利要求IO所述的电子元器件安装方法，是使用权利要求1 6
中的任一项的电子元器件安装装置、并利用超声波将电子元器件安装到布线基 板上的电子元器件安装方法，其特征为，具备使与由超声波振子给予的超声波 的振动方向平行的方向上的中央部的形状和端部的形状变化的工具、及保持该
工具的超声波焊头，所述电子元器件安装方法包括通过所述超声波焊头和保 持电子元器件的所述工具、由所述超声波振子向所述电子元器件给予超声波振 动的工序；及通过安装有所述超声波焊头的支承构件和所述超声波焊头和所述 工具、将所述电子元器件按压到所述布线基板上的工序。
本发明的权利要求11所述的电子元器件安装方法，是使用权利要求8或9
所述的电子元器件安装装置、并利用超声波将电子元器件安装到布线基板上的 电子元器件安装方法，其特征为，具备使与由超声波振子给予的超声波的振 动方向平行的方向上的中央部的与超声波的振动方向垂直的方向的材质或组 织、和与端部的超声波的振动方向垂直的方向的材质或组织变化的工具；及保 持该工具的超声波焊头，所述电子元器件安装方法包括通过所述超声波焊头 和保持电子元器件的所述工具、由所述超声波振子向所述电子元器件给予超声 波振动的工序；及通过安装有所述超声波焊头的支承构件和所述超声波焊头和 所述工具、将所述电子元器件按压到所述布线基板上的工序。
根据本发明，通过使超声波接合的工具中央部与工具端部的超声波振幅之 差即超声波振动的传递之差减低到零，或使超声波振动的传递之差减小，从而 能满足确保电子元器件内的整个接合部的接合强度、及不破坏电子元器件或布 线基板的两方面的条件，进一步能确保裕度较大的接合条件范围以确保合格品，因此，批量生产中的接合条件的维持管理变得容易。
图1为本发明的超声波接合装置的实施方式1的简要结构图。 图2为本实施方式的接合动作的流程图。
图3是示出本实施方式的超声波振动条件与载荷条件的分布图、和各接合 时间下的电子元器件和布线基板部分的图，(a)是示出超声波振动与载荷条 件的分布图，(bl) (b3)是示出各接合时间下的电子元器件和布线基板和 接合材料的结构的剖视图，(cl) (c3)是示出各接合时间下的配置在电子 元器件与布线基板之间的接合材料的与电子元器件上的电极的接触面的区域 图。
图4是示出对本实施方式的电子元器件的各接合部施加负荷的载荷条件和 超声波振动条件与电子元器件的各接合部的合格品、不合格品的关系的说明图。
图5示出本实施方式的接合头，(a)为剖视图，(b)的右图为仰视图， (b)的左图为表示无载荷时的工具上位置与超声波振幅的关系的说明图，(b)
的下图为表示无载荷时的超声波焊头与超声波振幅的关系的说明图。
图6是从元器件保持面方向示出实施方式1的变形例的工具的立体图。 图7 (a) 、 (b)是从元器件保持面方向示出实施方式1的另一变形例的
工具的立体图。
图8是从元器件保持面方向示出实施方式1的另一变形例的工具的立体图。
图9是从元器件保持面方向示出实施方式1的另一变形例的工具的立体图。
图IO是从元器件保持面方向示出实施方式1的另一变形例的工具的立体图。
图11是从元器件保持面方向示出本发明的超声波接合装置的实施方式2
的工具的立体图。
图12是从元器件保持面方向示出本发明的超声波接合装置的实施方式2的工具的立体图。
图13是示出利用现有的超声波接合装置实施电子元器件与布线基板的接
合的状态的说明图，(a)为正视图，(b)的右图为除去布线基板后的仰视图，
(b)的左图表示无载荷时的工具上的位置与超声波振幅的关系的说明图。
图14是示出现有装置中对电子元器件的各接合部施加负荷的载荷条件和 超声波振动条件与电子元器件的各接合部的合格品、不合格品的关系的说明图。
具体实施例方式
以下根据图1 图12说明本发明的各实施方式。 (实施方式1)
图1 图IO示出本发明的实施方式。
图1为本发明的超声波接合装置的简要结构图。
该超声波接合装置包括保持布线基板14的布线基板保持部24，在布线基 板保持部24的+Z方向侧，设有将电子元器件4接合到布线基板14上的接合 机构21。在布线基板保持部24与接合机构21之间，设有对电子元器件4和布 线基板14进行摄像的摄像机构27。另外，设有将电子元器件4提供给接合机 构21的供给机构(未图示)。该超声波接合装置中，通过由控制部40控制这 些机构，从而对布线基板14与电子元器件4进行接合。
布线基板保持部24包括保持布线基板14的工作台25和在X方向和Y方 向上移动工作台25的工作台移动机构26。接合机构21包括接合头23、和在Z 方向上移动(升降)接合头23的升降机构22。摄像机构27包括对电子元器件 4和布线基板14进行摄像的摄像单元28、和在X方向和Y方向上移动的摄像 单元移动机构29。
图2是与使用图1所示的超声波接合装置使电子元器件4接合到布线基板
14上的动作相关的控制部40的流程图。
控制部40首先用接合头23吸附由供给机构供给的电子元器件4 (S11)。 接着，摄像单元28移动到电子元器件4和布线基板14之间，对被吸附的
电子元器件4和保持于工作台25上的布线基板14进行摄像(S12)。
11接着，将图像数据发送到控制部40，分别与预先存储有的电子元器件4
与布线基板14的图像数据进行比较，检测出电子元器件4和布线基板14的位 置与方向(S13)。
接着，根据检测结果，将电子元器件4和布线基板14校正到预先设定的 相对位置和方向上(S14)。
摄像单元28退避到不与电子元器件4或接合头23接触的位置，降下接合 头23，将电子元器件4按压接合到布线基板14上(S15)。
然后，通过解除接合头23对电子元器件4的吸附，上升接合头23(S16)， 从而完成接合动作的一个循环。
此外，在将电子元器件4和布线基板14校正到预先设定的相对位置和方 向的工序(S14)中，也可不用图1所示的工作台移动机构26，而在接合机构 21上另设移动机构进行校正。
图3是示出使电子元器件4接合的条件即超声波振动条件与载荷条件的分 布图、和各接合时间下的电子元器件4和布线基板14的部分的图。
图3中，(a)示出超声波振动与载荷条件的分布图，(bl) (b3)是 示出各接合时间下的电子元器件4与布线基板14、和使电子元器件4与布线基 板14接合的接合材料13的剖视图，(cl) (c3)示出电子元器件4的电极 12与配置在布线基板14 一侧的接合材料13的接触面在各接合时间下的区域 图。此外，图中的5表示超声波振动方向。
用图3说明超声波振动条件和载荷条件的各自分布、与在各接合时间下的 电子元器件4及布线基板14的状态的关系。
首先，在施加超声波振动之前，只用载荷施加构件ll施加载荷。即，准 备在布线基板14的布线电极15上配置有接合材料13的布线基板14和电子元 器件4[(a)的O秒时，布线电极15的状态(bl)，电子元器件4的状态(cl): 初始区域30]。
接下来的tl秒间只施加载荷[(a) 0秒 tl秒，布线电极15的状态(b2)， 电子元器件4的状态(c2):因载荷而扩大的区域31]。这时施加的载荷F[N] 为U[s]后施加超声波振动的情况下电子元器件4不产生位置偏移的足够的值。
接着，在tl秒后至t2秒为止，施加超声波振动P[W]和载荷F[N]，完成接合分布[(a) tl秒 t2秒，布线电极15的状态(b3)，电子元器件4的状态 (c3):因载荷+超声波振动而扩大的区域32]。
这里，因图3的(c2)所示的接合材料13的载荷而扩大的区域31，因接 合强度低，为了电子元器件4不产生位置偏移，希望载荷F[N]为足够且较小的值。
另外，本实施方式中，虽然以预先将接合材料13配置在布线上的布线基 板14与电子元器件4相对地接合的接合方法为例作了说明，但也可将接合材 料13预先配置到电子元器件4中。另外，tl[s]后的载荷或超声波振动不一定 必须如图3的(a)所示的那样是一定的，另外，超声波振动的控制因子也可 以不用功率W,而用电压或电流。
图4是示出本实施方式的对电子元器件4的各接合部施加负荷的载荷条件 和超声波振动条件与电子元器件4的各接合部的合格品、不合格品的关系的说 明图。横轴是对各接合部施加负荷的载荷条件，纵轴是超声波振动。在低载荷 或低超声波振动的区域B中，接合所需的负荷能量不足，会发生电子元器件4 的电极与布线基板14的电极未被接合的接合部的电导通不良，或发生为确保 作为产品所要求的可靠性所需要的接合强度(例如，电子元器件4对布线基板 14的剪切强度)不足之类的接合强度不足所引起的接合不良。另外，在高载荷 或高超声波振动的区域C中，因负荷能量的过负荷而破坏电子元器件4或布线 基板14。区域A中，能实现恰当的载荷且恰当的超声波振动的电子元器件4 与布线基板14的良好的接合。区域E表示实际加载到电子元器件的各区域的 接合条件的范围。
如图4所示，作为接合条件的载荷值及超声波振动，需要设定在能确保接 合强度且不发生电子元器件4或布线基板14的破坏的区域内，也取决于接合 的面积或接合材料的特性，例如，如是载荷，则5N至500N左右是妥当的， 如是超声波振动，则换算成无载荷时的超声波振幅，0.5|im至lO)im左右是妥当的。
另外，当对电子元器件4和布线基板14的接合部，除载荷、超声波振动 外还加热时，则可促进接合材料13与电子元器件4的电极12和布线基板14 的布线电极15的相互扩散，能以更低载荷，更低超声波振动来接合，因此，能扩大接合条件的界限，而且得到稳定的品质。 图5示出图1中所示的接合头23。
图5中，(a)是接合头23的正面的部分剖视图，(b)的右图是接合头 23的仰视图，20是超声波振子1的超声波振子长度。(b)的左图是示出无载 荷时的工具3上位置与超声波振幅的关系的说明图，(b)的下图是示出无载 荷时的超声波焊头与超声波振幅的关系的说明图。
此外，图5中还一并示出保持于接合头23上的电子元器件4。另外，(b) 的左图所示的无载荷时的超声波振幅9，近似地表示载荷施加时的超声波振动 的传递量。
如图5所示，接合头23由吸附电子元器件4的工具3、发生超声波振动的 超声波振子l、将超声波振动传递到工具3的超声波焊头2、超声波焊头2的 支承构件IO、及载荷施加构件ll所构成。超声波焊头2在长边方向的中央部 具有超声波振动的最大振幅点35，工具3配置于超声波振动的最大振幅点35 即超声波焊头2的中央部。利用本结构，能将超声波振动以最高效率传递到电 子元器件4。
超声波振子1配置于超声波焊头2的长边方向的一端部，在超声波的长边 方向上进行超声波振动。另外，超声波焊头2仅在超声波振动的节点部(节部)34 由支承构件10加以固定。利用这样的结构，能不阻碍超声波焊头2的超声波 振动，并保持超声波焊头2。
对工具3施加载荷的载荷施加构件11采用如下结构，即，被配置于超声 波焊头2的最大振幅点35的工具3的位置之上，固定于超声波焊头2的超声 波焊头支承构件10上。这种情况下也可采用如下结构，即，在载荷施加构件 11上配置支座，使得与配置超声波焊头2的和工具3相反的面的包含超声波焊 头最大振幅点35的表面相接触。
工具3由具有在电子元器件4的接合中优选的振动特性和振动传递特性的 不锈钢、超硬合金、淬火钢形成，其中心部包括用于吸附保持电子元器件4的 真空吸引用的吸引管路。
如图5 (b)所示，设定实施方式1的工具3的形状被设定成，使得通过超 声波振子1的中心轴、且相对于与电子元器件4的接触面为水平方向的工具3的中心部3a的截面积，比作为工具3的其他部位的端部3b的截面积要大。也 就是说，在与由超声波振子1给予的超声波振动方向平行的方向上，使工具3 的中央部3a的形状与工具3的端部3b的形状变化，使截面积有所不同，在与 由超声波振子给予的超声波振动方向5平行的方向上，工具3的中央部3a 的厚度比工具3的端部3b的厚度要大。
根据上述结构，则如图5 (b)所示，与超声波振动方向5垂直的方向上的 超声波振幅9就大致相同。即，由于超声波振动之差减低到零或减小，所以在 电子元器件4中的与超声波振动方向5垂直的方向上的中央部3a与端部3b， 能使超声波振动的传递之差减低到零或减小。
通过能在电子元器件4中的与超声波振动方向5垂直的方向上的中央部3a 与端部3b使超声波振动的传递之差减低到零或减小，从而如图3 (bl) (b3) 所示那样，能在电子元器件4的与超声波振动方向5垂直的方向上的中央部与 端部的电极12、 15，使因载荷+超声波振动而扩大的区域的面积差减低到零或 减小，能使电子元器件4的与超声波振动方向5垂直的方向上的中央部与端部 的电极12、 15的接合强度差减低到零或减小，且能使接合时向电子元器件4 的与超声波振动方向垂直的方向上的中央部与端部的电极12、 15给予的载荷 之差减低到零或减小。
因此，对电子元器件4的各接合部实际施加负荷的接合条件的范围，例如， 如图4所示，在不是发生因低载荷或低超声波振动而引起的接合强度不足的不 合格的区域B与发生因高载荷或高超声波振动而引起的电子元器件或布线基 板的破坏的不合格的区域C的接合合格品的区域A中，由于对同一电子元器 件整个表面上施加负荷的接合条件的范围，与现有的接合条件的范围相比变得 格外地小，所以能容易地设定在电子元器件与布线基板的整个接合部满足确保 接合强度与非破坏两方面的接合条件，能容易实现批量生产中的接合条件的维 持管理。
另外，工具3不一定要与超声波焊头2做成一体，也可采用工具3被安装 成能相对于超声波焊头2装卸的结构。而且，作为利用工具3对电子元器件4 加以保持的方法，不限于吸引吸附，也可利用电气或磁气的吸附来保持。
另外，作为各构件的材料，超声波振子l用压电元件，超声波焊头2用不锈钢等较合适，但超声波焊头2只要是能传递由超声波振子1发生的超声波振 动的材料即可。
参照图6 图10示出的主要部分的立体图，说明实施方式1的工具3的各
种变形例。
为了确保与上述实施方式1同样的效果，说明在与由超声波振子I给予的 超声波振动方向5垂直的方向上，使工具3的中央部3a的形状(截面积)、 与工具3的端部3b的形状(截面积)变化时，和工具3的中央部3a的材质(组 成)与工具3的端部3b的材质(组成)变化时的变形例的工具3相关的结构
图6示出的例子中，在通过超声波振子1的中心轴、并与由超声波振子l 给予的超声波振动方向5平行的方向的工具3的侧面，形成有沟部41、 41。设 定沟部41、 41的宽度和深度的尺寸，使工具3的中央部3a与端部3b没有振 动差，或振动差较小。
上述沟部41的形状不限于图6所示的形状。也可形成多个沟部41、 41。
图7 (a) (b)示出的例中，在与由超声波振子1给予的超声波振动方向 5垂直的方向的工具侧面，形成有孔部42或孔部43。图7(a)示例的孔部42、 42形成在工具3的端部3b上，设定成使得通过超声波振子1的中心轴、且垂 直于与电子元器件4的接触面的方向的工具3的中央部3a的截面积，比作为 工具3的其他部位的端部3b的截面积要大。
与此不同的是，图7 (b)所示的例子的孔部43，形成在工具3的中央部 3a，其采用如下结构，即，使得通过超声波振子的中心轴、且垂直于与电子元 器件的接触面的方向的工具3的中央部3a的截面积，比作为其他部位的端部 3b的截面积要小。
设定沟部42、 43的形状和大小的尺寸，使工具3的中央部3a与端部3b 没有振动差，或振动差较小。另外，也可形成多个孔部42、 43。
图8示出的例子中，沟部44形成在工具3的上表面即元器件保持面的中 央部3a，使得通过超声波振子的中心轴、且垂直于与电子元器件的接触面的方 向的工具3的中央部3a的截面积，比作为其他部位的端部3b的截面积要小。 设定沟部44的宽度和深度，使工具3的中央部3a与端部3b没有振动差，或 振动差较小。上述沟部44的形状不限于图8所示的形状。另外，也可形成多个沟部44。
图9示出的例子中，用不同材料形成工具3的中央部3a的材料(材质)、 和工具3的端部3b的材料(材质)。选择材料的种类和材料的设置范围，使 得工具3的中央部3a与端部3b没有振动差，或振动差较小。
图10示出的例子中，使工具3的中央部3a的材质组成、与工具3的端部 3b的材质组织(材料的微结构)不相同。例如，用同一种材料通过热处理，使 工具3的中央部3a的组成与工具3的端部3b的组成变化。
作为上述的热处理，例如高频淬火回火或氮化等是有效的，只要是使得工 具3的中央部3a与端部3b没有振动差，或振动差较小的热处理即可。 (实施方式2)
另外，除了上述的实施方式1示出的任一个工具3外，还可如图ll或图 12那样构成超声波焊头2，来改变作用于电子元器件4的超声波振动的大小。
图11是示出实施方式2的超声波焊头2与工具3的部分立体图。
在超声波焊头2上形成孔部50。本例中，在与由超声波振子1给予的超声 波振动方向5平行的方向的超声波焊头2的工具3的两侧部分，形成有孔部50。 设定孔部50的形状和大小，使得工具3的中央部3a与端部3b没有振动差， 或振动差较小。另外，也可形成多个孔部50。
图12中，在与由超声波振子1给予的超声波振动方向5平行的方向的超 声波焊头2的侧面，形成有突起部51。设定突起部51的形状和大小，使得工 具3的中央部3a与端部3b没有振动差，或振动差较小。另外，也可形成多个 突起部51。
以上，说明了本发明的实施方式，但本发明不限定于上述实施方式，能进 行各种变更，实施方式的组合等。
上述结构的各实施方式的超声波装置，适用于需要安装半导体芯片的图像 显示装置用驱动器用的IC的安装，另外，也适用于图像显示装置用驱动器用 IC以外的各种电子元器件，例如半导体发光元件或SAW (表面声波表面弹 性波)滤波器、或半导体裸芯片元器件等的安装。
工业上的实用性
17根据本发明，能在布线基板上接合电子元器件时，同时满足电子元器件与 布线基板的充分接合和非破坏的要求，对利用超声波将电子元器件安装到布线 基板上的各种技术是有用的。
权利要求
1.一种电子元器件安装装置，将由超声波振子发生的超声波振动通过超声波焊头和工具传递到布线基板上的电子元器件，使所述电子元器件与所述布线基板接合，其特征在于，设定成使得通过所述超声波振子的中心轴、且垂直于与所述电子元器件的接触面的方向的所述工具的中央部的截面积，比所述工具的其他部位的截面积要大。
2. 如权利要求l所述的电子元器件安装装置，其特征在于， 设定成使得与超声波振动方向平行的方向的所述工具的与所述电子元器件的接触面的中央部的长度，比所述工具的与所述电子元器件的接触面的端部的长度要长。
3. 如权利要求l所述的电子元器件安装装置，其特征在于， 在所述工具的侧面，形成与由所述超声波振子给予的超声波振动方向平行的方向的沟部。
4. 如权利要求l所述的电子元器件安装装置，其特征在于， 在所述工具的侧面，形成与由所述超声波振子给予的超声波振动方向垂直的方向的2个孔部，并将该2个孔部分别设置在相对于所述超声波振子的中心 轴对称的位置上。
5. —种电子元器件安装装置，将由超声波振子发生的超声波振动通过超 声波焊头和工具传递到布线基板上的电子元器件，使所述电子元器件与所述布 线基板接合，其特征在于，设定成使得通过所述超声波振子的中心轴、且垂直于与所述电子元器件的 接触面的方向的所述工具的中央部的截面积，比其他部位的截面积要小。
6. 如权利要求5所述的电子元器件安装装置，其特征在于， 在所述工具的与由所述超声波振子给予的超声波振动方向垂直的方向的侧面、形成孔部，并将所述孔部设置成使得该孔部的中心线存在于通过所述工 具的与所述电子元器件的接触面的中央部、及所述超声波振子的中心轴的平面 上。
7. 如权利要求5所述的电子元器件安装装置，其特征在于， 在所述工具的电子元器件保持面的中央部形成沟部。
8. —种电子元器件安装装置，将由超声波振子发生的超声波振动通过超声波焊头和工具传递到布线基板上的电子元器件，使所述电子元器件与所述布 线基板接合，其特征在于，使通过所述超声波振子的中心轴、且垂直于所述工具与电子元器件的接触 面的方向的所述工具的中央部的材质与所述工具的其他部位的材质，有所不同。
9. 一种电子元器件安装装置，将由超声波振子发生的超声波振动通过超声波焊头和工具传递到布线基板上的电子元器件，使所述电子元器件与所述布 线基板接合，其特征在于，使通过所述超声波振子的中心轴、且垂直于所述工具与电子元器件的接触 面的方向的所述工具的中央部的材质组织与所述工具的其他部位的材质组织，有所不同。
10. —种电子元器件安装方法，是一种使用权利要求1至6中的任一项的 电子元器件安装装置、并利用超声波将电子元器件安装到布线基板上的电子元 器件安装方法，其特征在于，具备使与由超声波振子给予的超声波的振动方向平行的方向上的中央部 的形状和端部的形状变化的工具、及保持该工具的超声波焊头， 所述电子元器件安装方法包括通过所述超声波焊头和保持电子元器件的所述工具、由所述超声波振子向所述电子元器件给予超声波振动的工序；以及通过安装有所述超声波焊头的支承构件和所述超声波焊头、及所述工具， 将所述电子元器件按压到所述布线基板上的工序。
11. 一种电子元器件安装方法，使用权利要求8或权利要求9所述的电子 元器件安装装置、并利用超声波将电子元器件安装到布线基板上，其特征在于，具备使与由超声波振子给予的超声波的振动方向平行的方向上的中央部的与超声波的振动方向垂直的方向的材质或组织、和与端部的超声波的振动方向垂直的方向的材质或组织变化的工具；及保持该工具的超声波焊头，所述电子元器件安装方法包括通过所述超声波焊头和保持电子元器件的所述工具、由所述超声波振子向 所述电子元器件给予超声波振动的工序；及通过安装有所述超声波焊头的支承构件和所述超声波焊头、及所述工具， 将所述电子元器件按压到所述布线基板上的工序。
全文摘要
本发明提供一种电子元器件安装装置及电子元器件安装方法，在与由超声波振子(1)给予的超声波振动方向(5)平行的方向上，使工具(3)的中央部(3a)的形状与工具(3)的端部(3b)的形状变化，截面积不同，使得与超声波振动方向(5)垂直的方向上的超声波振幅(9)大致相同。这样一来，能使在工具(3)的中央部(3a)与工具(3)的端部(3b)的超声波振动之差减低到零或减小。
文档编号H01L21/60GK101652845SQ20088001025
公开日2010年2月17日 申请日期2008年2月28日 优先权日2007年4月27日
发明者今村博之, 小林弘幸, 渡边胜彦, 蛯原裕, 那须博 申请人:松下电器产业株式会社