专利名称：电子零件安装装置、电子零件安装方法及电子电路装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电子零件安装装置、电子零件安装方法及电子电路装置，一种利用超声波振动将如半导体芯片的电子零件安装到电路板上的技术应用于该电子电路装置。
背景技术：
传统上，有两种方法被认为是利用超声波振动将如半导体芯片的电子零件安装到电路板上的技术。在一种技术中，当电子零件接合并安装到电路板上时，有一个角在电子零件的接合表面平面中以一个方向，即接合表面方向，被超声波振动。在另一种技术中，当电子零件接合并安装到电路板上时，有一个角以与电子零件的接合表面正交(垂直)的方向被超声波振动(例如，见KOKAI出版编号为2002-210409的日本专利申请)。
前一种技术的问题在于依赖于与电子零件接合的电路板表面上接合部分的振动方向及模式布置方向，接合强度变化很大。后一种技术的问题在于由于超声波振动以与其表面正交的方向施加到扁平(芯片状的)电子零件，因此在安装时或安装后零件经常会遭到损坏，导致电路操作的低可靠性。
如上所述，在利用超声波振动将如半导体芯片的电子零件安装到电路板表面上的传统技术中，存在接合强度不一致、安装到电路板上的零件频繁出现损坏及电路操作的低可靠性等问题。
发明内容
本发明是考虑上述情况作出的。本发明的一个目的是提供能够以稳定、高可靠的零件接合强度将电子零件安装到电路板上的电子零件安装装置和电子零件安装方法，而不会受安装情况、要安装的零件等的影响。
本发明的另一个目的是提供一种电子电路装置，通过它就总是可以期待稳定、高可靠的电路操作。
为了实现上述目的，根据本发明，提供了一种电子零件安装装置，特征在于包括用于在固定要安装到电路板的电子零件的同时，将电子零件的接合表面压制到电路板的要接合表面的压制装置，及用于在固定电子零件的同时，在电子零件的接合表面平面中以多个方向施加振动的振动施加装置，而且压制装置和振动施加装置将电子零件的接合表面接合到电路板的要接合表面，从而将电子零件安装到电路板上。
简而言之，本发明提供了在一个平面中以多个方向施加超声波振动的接合技术。这种接合技术防止象芯片一样的电子零件被在与电子零件接合表面正交的(垂直)方向施加的超声波振动损坏。因此，超声波接合的产量可以提高，而且可以期待可靠稳定的电路操作。此外，由于在电子零件的接合表面平面中振动方向是变化的，因此关于所有方向的模式布置，电子零件可以高度一致的接合强度稳定可靠地安装。
本发明的其它目的与优点将在随后的描述中阐明，通过描述部分地将变得显而易见，或者可以通过本发明的实践了解。本发明的目的与优点可以通过在下文中特别指出的工具及其组合实现并获得。
加入其中并构成该说明书一部分的
了本发明的实施方案，而且与上面给出的总体描述及下面给出的实施方案详细描述一起，用来说明本发明的原理。
图1A是显示根据本发明一种实施方案的电子零件安装装置结构的图。
图1B是显示该实施方案电子零件安装装置的超声波接合工具的透视图。
图2是显示用在该实施方案电子零件安装装置中的驱动信号例子的信号波形图。
图3是用来说明该实施方案电子零件安装装置的接合强度的图。
图4是显示用在该实施方案电子零件安装装置中的驱动信号例子的信号波形图。
图5是显示用在该实施方案电子零件安装装置中的驱动信号另一例子的信号波形图。
图6是显示用在该实施方案的电子零件安装装置中的驱动信号另一例子的信号波形图。
具体实施例方式
本发明的实施方案将参考附图进行描述。
图1A示出了根据本发明一种实施方案的电子零件安装装置的结构。应用本发明的电子零件安装装置可以是例如超声波倒装接合装置。
如图1A所示，根据该实施方案的电子零件安装装置包括压制控制单元30、超声波接合工具50及包括振荡器的超声波振动控制电路60。
当电子零件20要安装到电路板10上时，通过超声波接合工具50的喷嘴55，电子零件20的接合表面20a通过引力被固定到电路板10的要接合表面10a上。在这种状态下，压制控制单元30以预定压力压制电子零件20，从而将接合表面20a接合到要接合表面10a。
如图1B所示，超声波接合工具50包括彼此交叉的第一角53和第二角54。此外，它还包括纵向在第一角53一端提供的第一超声波振动器51，纵向在第二角54一端提供的第二超声波振动器52，及在第一角53和第二角54相交部分的下表面提供的喷嘴55。喷嘴55在其末端有一个真空的引力口(引力洞)55a，用来将要安装到电路板10的要接合表面10a上的电子零件20抽成真空，从而电子零件20可以在适当的位置固定到喷嘴表面。
超声波振动控制电路60包括振荡器，并分别向在超声波接合工具50的第一角53上提供的第一超声波振动器51和在第二角54上提供的第二超声波振动器52提供预定频率(例如，大约60KHz)的超声波驱动信号。例如，由图2中实线表示的驱动信号(Sa)提供给第一超声波振动器51，而由图2中虚线表示的信号(Sb)提供给第二超声波振动器52。因此，第一超声波振动器51和第二超声波振动器52是以预定的时间单位被交替驱动的。利用这种驱动控制，第一超声波振动器51根据由箭头a所示方向的驱动信号(Sa)向第一角53施加超声波振动，而第二超声波振动器52根据由箭头b所示方向的驱动信号(Sb)向第二角54施加超声波振动。由箭头a和b表示的振动方向与电子零件20的接合表面20a平行(即，接合表面20a的方向)。在电路板10的要接合表面10a上提供的突起(例如，电镀突起)和在电子零件20的接合表面20a上提供的突起都由标号15来表示。
在具有上述配置的电子零件安装装置中，当电子零件20要安装到电路板10的要接合表面上时，电子零件20的接合表面20a被超声波接合工具50的喷嘴55抽成真空，并在适当的位置固定到接合工具50。在这种状态下，电子零件20以预定压力被压制，而接合表面20a被接合到要接合表面10a。
与这种压制并行，包括振荡器的超声波振动控制电路60向超声波接合工具50的第一超声波振动器51和第二超声波振动器52提供超声波驱动信号。第一超声波振动器51在由箭头a表示的方向向第一角53施加超声波振动。第二超声波振动器52在由箭头b表示的方向向第二角54施加超声波振动。
例如，由图2中实线表示的超声波驱动信号(Sa)提供给第一超声波振动器51，而由图2中虚线表示的超声波驱动信号(Sb)提供给第二超声波振动器52。因此，第一超声波振动器51和第二超声波振动器52以预定的时间单位被交替驱动。
利用这种驱动控制，第一超声波振动器51根据由箭头a所示方向的驱动信号(Sa)向第一角53施加超声波振动，而第二超声波振动器52根据由箭头b所示方向的驱动信号(Sb)向第二角54施加超声波振动。
利用第一角53和第二角54的超声波振动，固定到超声波接合工具50喷嘴55的电子零件20的接合表面20a交替接收由箭头a和b所示方向的超声波振动。电子零件20的接合表面20a通过各个方向的超声波振动接合到电路板10的要接合表面10a。从而，电子零件20安装到电路板10上。
在上述接合方法中，不需要在与接合表面20a正交的(垂直)方向接收振动，电子零件20的接合表面20a就可以接合到电路板10的要接合表面10a。因此，没有多余的振动施加到电子零件20的上下表面。从而防止电子零件20被损坏，因此超声波接合的产量可以提高。此外，由于没有多余的振动施加到电子零件20，因此在零件安装完后可以维持可靠稳定的电路操作。
此外，当其接合到电路板10的要接合表面10a时，电子零件20的接合表面20a交替在箭头a和b的方向接收与接合表面20a平行的超声波振动。因此，关于在所有方向在电路板10的要接合表面10a上提供的模式布置，零件的接合强度可以保持一致。
关于模式布置不同的零件的接合强度在图3中示出。假定布线模式11和12在电路板10的要接合表面10a的各个侧面(4个侧面)提供，其中电子零件20将安装在要接合表面10a上。当布线模式11和12只通过箭头a方向的超声波振动接合到电子零件20的接合表面20a时，对所需接合强度足够的突起接合表面(j1)在振动方向(箭头a的方向)伸展的布线模式11上形成。但是，关于布线模式12，由于振动是在模式的宽度方向，因此突起接合表面(j2)对所需接合强度是不足的。因此，在接合部分Pa的接合强度是足够的，但在接合部分Pb的接合强度是不足的。另一方面，当电子零件20的接合表面20a通过箭头a和b方向的超声波振动接合到电路板10的要接合表面10a时，关于两种布线模式11和12，突起的接合表面(ja、jb)对所需接合强度是足够的。因此，所有的布线模式11和12都可以利用一致的接合强度进行接合。应当指出，电子零件20接合在其上面的电路板10不限于刚性板，而可以是柔性板。
在上述实施方案中，第一超声波振动器51和第二超声波振动器52是根据图2所示驱动信号(Sa、Sb)被不连续地交替驱动的。但是，例如，第一超声波振动器51可以由图4所示实线表示的驱动信号驱动，而第二超声波振动器52可以由图4所示虚线表示的驱动信号驱动，从而在表面上以环形方向将超声波振动施加到电子零件20的接合表面20a。
可选地，如图5所示，第一超声波振动器51可以由实线表示的驱动信号驱动，而第二超声波振动器52可以由点划线表示的驱动信号驱动，从而以与表面平行的椭圆形方向将超声波振动施加到电子零件20的接合表面20a。
可选地，第一超声波振动器51可以由图6所示实线表示的驱动信号驱动，而第二超声波振动器52可以由图6所示点划线表示的驱动信号驱动，从而以与表面平行的不确定向量方向将超声波振动施加到电子零件20的接合表面20a。
通过在要安装到电路板10的要接合表面10a的电子零件20的接合表面20a平面的至少两个方向超声波振动角53和54，根据上述任意驱动信号的超声波振动都实现了将电子零件20的接合表面20a接合到电路板10的要接合表面10a的接合装置。在一个平面的至少两个方向施加超声波振动的接合技术防止象芯片一样的电子零件被与电子零件接合表面正交的(垂直)方向的超声波振动损坏。因此，超声波接合的产量可以提高，而且在零件安装完后可以维持可靠稳定的电路操作。此外，由于在电子零件20的接合表面20a平面中振动方向是变化的，因此关于所有方向的模式布置，电子零件可以高度一致的接合强度稳定可靠地安装。
在上述实施方案中，第一角53和第二角54是交叉的，从而将超声波接合工具50组装在一起。但是，超声波接合工具50可以进行各种修改，只要超声波振动能够在一个平面，如其中在Y形接合工具的顶点提供三个超声波振动器以便在三个方向产生超声波振动的结构，的多个方向施加。
对本领域技术人员来说，其它的优点和修改很容易想到。因此，本发明在其更广的方面不限于在此所显示和描述的指定细节与代表性实施方案。因此，在不背离由所附权利要求及其等同替换定义的总体创造性构思的主旨或范围的前提下，可以进行各种修改。
权利要求
1.一种电子零件安装装置，其特征在于包括用于在固定要安装到电路板的电子零件的同时，将电子零件的接合表面压制到电路板的要接合表面的压制装置；及用于在固定电子零件的同时，在电子零件的接合表面平面中施加多个方向的振动的振动施加装置，及压制装置和振动施加装置将电子零件的接合表面接合到电路板的要接合表面，从而将电子零件安装到电路板上。
2.如权利要求1所述的电子零件安装装置，其特征在于压制装置包括具有一对交叉的角及在角的相交部分提供以吸引并固定电子零件的喷嘴的接合工具；及用于将由接合工具喷嘴固定的电子零件的接合表面压制到电路板的要接合表面的压制控制装置。
3.如权利要求1所述的电子零件安装装置，其特征在于压制装置包括具有在其纵向一端提供有第一振动器的第一角、在其纵向一端提供有第二振动器的第二角及吸引并固定电子零件的喷嘴的接合工具，第一角和第二角彼此交叉，而喷嘴在第一角和第二角的相交部分提供；及使第一振动器在电路板的要接合表面平面中以第一方向振动固定到喷嘴的电子零件的接合表面并使第二振动器在电路板的要接合表面平面中以第二方向振动该接合表面的振动控制装置。
4.如权利要求3所述的电子零件安装装置，其特征在于振动施加装置包括用于交替驱动第一振动器和第二振动器的控制装置。
5.如权利要求3所述的电子零件安装装置，其特征在于振动施加装置包括以彼此不同的频率驱动第一振动器和第二振动器的控制装置。
6.如权利要求3所述的电子零件安装装置，其特征在于振动施加装置包括驱动第一振动器和第二振动器的控制装置，所述第一振动器和第二振动器之间具有预定相位差。
7.一种用于将电子零件安装到电路板上的电子零件安装方法，其特征在于包括步骤在电子零件固定到电路板的状态下，将电子零件的接合表面压制到电路板的要接合表面的步骤；及在电子零件的接合表面平面中施加多个方向超声波振动的步骤，从而将电子零件的接合表面接合到电路板的要接合表面。
8.如权利要求7所述的电子零件安装方法，其特征在于超声波振动是由具有一对交叉的角及分别在这对角的每个的一端提供的振动器的接合工具施加的。
9.如权利要求8所述的电子零件安装方法，其特征在于超声波振动是以预定的时间单位交替驱动的，从而在电子零件的接合表面平面中施加两个方向的超声波振动。
10.一种电子电路装置，其特征在于包括具有要接合表面的电路板；及具有接合到电路板的要接合表面并通过在该接合表面平面内接收多个方向的振动安装到电路板安装位置的接合表面的电子零件，从而该接合表面接合到电路板的要接合表面。
11.如权利要求10所述的电子电路装置，其特征在于电子零件是具有以矩阵形式布置在接合表面上的多个电镀电极的半导体器件。
12.如权利要求10所述的电子电路装置，其特征在于电路板是柔性电路板或刚性电路板。
全文摘要
通过在要安装到电路板(10)的要接合表面(10a)的电子零件(20)的接合表面(20a)平面中以多个方向超声波振动角(53)和角(54)，电子零件(20)安装到电路板(10)上。
文档编号H05K3/32GK1592551SQ200410068618
公开日2005年3月9日 申请日期2004年9月3日 优先权日2003年9月3日
发明者泽野光俊, 高桥邦明, 细田邦康 申请人:株式会社东芝