JP3772740B2 - Manufacturing method of electronic parts - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は回路素子を基板上に金属突起電極を介して実装し、回路素子の回路部を気密的に封止した電子部品の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、弾性表面波素子(SAW素子)、高周波デバイスなどの電子部品の製造方法として、回路素子に設けられた回路部と基板に設けられた電極のいずれか一方に金属突起電極を設け、回路素子の表面と基板の表面とのいずれか一方に、回路素子の回路部を取り囲む封止枠を設け、回路素子と基板とを対面させて回路部と基板の電極とを金属突起電極によって接合するとともに、回路素子と基板との間の空間を封止枠によって気密的に封止する電子部品の製造方法が提案されている(例えば特開2000−77970号公報参照)。上記突起電極として例えばAuバンプが使用され、封止枠としてはんだ等の卑金属材料が使用されている。そして、突起電極の高さを封止枠の高さに比べて高くしてある。
【0003】
上記回路素子を基板にマウントするには、まず熱圧着ツールによって回路素子の背面を吸着し、圧着ステージ上に位置決めされた基板に対して回路素子の回路部を対面させて接合する。この時、突起電極の高さが封止枠の高さに比べて高いので、熱圧着ツールを下降させると、まず突起電極が回路素子の電極パッドに当たる。この状態で熱圧着ツールを加熱しかつ加圧することで、熱および圧力によって突起電極が押しつぶされ、封止枠が回路素子の環状電極に接触し、溶融する。そして、熱によって突起電極と素子の電極パッドとが拡散接合される。このように従来の製造方法では、突起電極の接合と封止枠の接合とを同時に行っている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
突起電極としてAuを用いた場合には、高温下で熱圧着しても突起電極に酸化膜が形成されず、接合性が良好である。しかし、はんだのような卑金属よりなる封止枠は、熱圧着時に酸化されやすく、表面にできた酸化膜が接合の障害になり、封止不良を招く問題がある。同様に、封止枠と接合される電極も、酸化することではんだ濡れ性が低下し、封止不良の原因になる。
【0005】
また、突起電極の接合と封止枠の接合とを同時に行うので、素子1個当たりの作業時間がかかり、生産性がよくない。例えば、Auバンプを熱圧着する場合、その接合時間として2秒程度必要であり、はんだ封止のための加熱時間が約20秒/個必要である。そのため、突起電極の接合と封止枠の接合とを同時に熱圧着していたのでは、素子1個当たり20秒以上の接合時間を必要とし、生産性が低下してしまう。しかも、封止枠にかかる熱履歴が長くなり、長時間加熱されることで、封止枠の酸化が進行するとともに、電極のはんだ食われが発生して信頼性を低下させる可能性があった。
【0006】
一方、複数の回路素子を大型の集合基板に対して一括して熱圧着することで、生産性を向上させる方法も提案されている。しかし、Auバンプを使用した場合、接合に必要な荷重が1バンプ当たり約3N必要であり、30バンプ以上の接合になると、約90Nもの高荷重が必要になる。このような高荷重を加えながら、個々の回路素子を集合基板に対して精度よく位置決めし、かつ確実に接合することは非常に難しい。そのため、集合基板に一括熱圧着を行うにしても限度があり、精度と生産性を両立させるのは難しかった。
【0007】
そこで、本発明の目的は、卑金属よりなる封止枠の酸化を抑制して封止不良をなくすことができる電子部品の製造方法を提供することにある。
他の目的は、精度を確保しながら生産性を向上させることが可能な電子部品の製造方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1に係る発明は、回路素子に設けられた回路部と基板に設けられた電極のいずれか一方に金属突起電極を設け、回路素子の表面と基板の表面とのいずれか一方に、回路素子の回路部を取り囲む卑金属よりなる封止枠を設け、回路素子と基板とを対面させて回路部と基板の電極とを上記突起電極によって接合するとともに、回路素子と基板との間の空間を上記封止枠によって気密的に封止する電子部品の製造方法において、上記封止枠が酸化しない条件で、少なくとも上記突起電極を対向する回路素子の回路部または基板の電極に、超音波と圧力とを加えて仮接合する工程と、低酸素濃度雰囲気で、所定温度に加熱しながら加圧することにより、上記突起電極を対向する回路素子の回路部または基板の電極に本接合すると同時に、上記封止枠を対向する回路素子の表面または基板の表面に接合して封止する工程と、を有し、上記仮接合工程は、個々の回路素子に対して個別に実施し、上記本接合・封止工程は、複数の回路素子に対して同時に実施することを特徴とする電子部品の製造方法を提供する。
【0009】
本発明では、仮接合工程を封止枠が酸化しない条件下で超音波加圧によって実施し、卑金属よりなる封止枠の表面に酸化膜が形成されるのを防止する。超音波加圧による振動で、突起電極と対向する接合電極の表面の酸化膜や汚染層が除去され、それぞれの新生面が接し合い、短時間で接合される。この状態では、突起電極と接合電極とは、完全な接合状態とする必要はなく、その後の本接合・封止工程までの間に剥離しない程度に接合してあればよい。次に、低酸素濃度雰囲気で熱圧着を行い、封止枠の酸化を防止しながら、封止枠の溶融,接合を行い、回路素子と基板との間の空間を気密的に封止する。熱を加えるので、大気中では封止枠が酸化してしまうからである。これと同時に、突起電極と回路素子の回路部または基板の電極とを完全に拡散接合(本接合)させる。
このように、封止枠の酸化を防止しながら封止を行うことができるので、封止性が向上する。なお、封止枠の酸化だけでなく、封止枠と接合される接合電極の酸化も防止できる。そのため、この接合電極を卑金属で形成することも可能である。
【0010】
本発明では、突起電極による仮接合を行った後で、突起電極の本接合と封止枠による封止とを同時に行う。つまり、仮接合工程と本接合・封止工程とを分離している。仮接合とは、工程での振動やハンドリングで回路素子と基板とが外れない程度の強度で回路素子と基板とを仮止めするだけであるから、超音波の出力を小さくして超音波による位置ずれを小さくし、精度のよい位置決めを行うことができる。一方、本接合時には仮接合によって既に位置決めされているので、本接合時に新たに位置決めする必要がなく、簡単な装置で確実な接合が可能となる。また、仮接合は超音波加圧を用いているので、短時間で接合可能であるが、本接合・封止は熱圧着を用いているので、時間がかかる。本発明では仮接合と本接合・封止とを分離することで、それぞれの工程を最も効率のよい条件で実施することができる。
【0011】
従来のように1回の熱圧着で接合と封止とを実施した場合には、接合後の回路素子を基板から剥離することができず、もし回路素子の不良を発見しても基板を再利用できない。これに対し、本発明では仮接合と本接合・封止とを分離しているので、仮接合の終了した部品(本接合前の部品)に対して、種々の追加作業を実施することが可能である。例えば、仮接合段階で回路素子の電気的特性の測定を行い、もし不良品である場合には、突起電極を対向する接合電極から剥離し、回路素子を基板から取り外すことで、基板を再利用することが可能である。
また、本発明では、仮接合工程を、個々の回路素子に対して個別に実施し、本接合・封止工程を、複数の回路素子に対して同時に実施している。
すなわち、精度を必要とする仮接合工程をワンバイワンで実施し、時間のかかる熱圧着工程をマルチ化することで、タクト時間を短縮でき、生産性の向上を実現できる。そして、本接合・封止工程は、仮接合工程によって予め位置決めされた素子と基板とに対して熱圧着を実施すればよいので、位置ずれが発生せず、高精度な電子部品を得ることができる。
【0012】
請求項2のように、仮接合工程を常温で超音波と圧力とを加えて実施してもよい。
仮接合工程を常温で実施すれば、封止枠が自然酸化以上に酸化しないので、格別な酸化防止のための設備を必要とせず、仮接合が簡単になる。
また、回路素子が弾性表面波素子の場合、常温で仮接合を行なうことで、素子の焦電荷の発生をゼロにし、焦電破壊を防止できる。また、本接合時(熱圧着時)には基板が金属製の熱板上に設置されるので、焦電荷が突起電極、基板を通って熱板へ逃げることにより、焦電破壊を防止できる。
【0013】
請求項3のように、仮接合工程を、低酸素濃度雰囲気で所定温度に加熱しながら超音波と圧力とを加えて実施してもよい。
超音波と圧力と熱とを加えて実施すると、より短時間で突起電極と対向する電極とを接合できるが、熱によって封止枠が酸化しやすくなる。そこで、低酸素濃度雰囲気で実施することで、封止枠の酸化を防止できる。
【0015】
請求項4のように、基板として複数個分の大きさを有する集合基板を使用し、この集合基板に複数の回路素子を個別に仮接合した後、複数の回路素子を同時に集合基板に対して本接合・封止するのが望ましい。
この場合には、本発明の効果に加え、仮接合が終了した部品を一々整列させる必要がなく、集合基板に回路素子を仮接合したまま熱圧着工程へ移行させればよいので、作業効率が一層効率化される。なお、本接合・封止工程が終了した集合基板は、その後で1素子毎にカットする必要がある。
【0016】
請求項5のように、突起電極をAuを主成分とする接合材で構成するのがよい。突起電極としてははんだバンプなどの卑金属材料で形成することも可能であるが、Auバンプの場合、接合が容易であるし、酸化しないので接合部の電気抵抗を小さくできる利点がある。
【0017】
請求項6のように、封止枠をはんだを主成分とする接合材で構成するのがよい。はんだの場合、比較的低温で溶融させることができるので、回路素子への熱的ダメージが少なくて済む。しかも、はんだ封止枠は、例えば印刷法によってはんだペーストを基板または回路素子に塗布し、はんだペーストをリフローソルダリングした後で洗浄し、フラックス残渣を取り除けば、簡単に形成できる。そのため、コストを低減できるとともに、フラックスレスで封止できる。
【0018】
請求項7のように、突起電極の高さを封止枠より高く形成し、仮接合工程において突起電極のみを対向する回路素子の回路部または基板の電極に仮接合するのがよい。
突起電極のみを回路部または基板電極に仮接合すれば、超音波が封止枠に漏れることがなく、効率よく突起電極に集中し、短時間で仮接合できる。
なお、封止枠を突起電極と同一高さ、あるいは突起電極より高くすることも可能であるが、仮接合時に封止枠と回路素子または基板とが接触し、突起電極と接合電極との接合信頼性が低下する可能性がある。
【0019】
請求項8のように、基板と回路素子に、それぞれ封止枠を介して接合される環状電極を設け、環状電極は共に直線部と角部とを有する略多角形の形状をなしており、少なくとも基板の環状電極の角部にアールを設けるのが望ましい。
従来技術では、基板の封止用環状電極に形成された環状のはんだ封止枠の高さが、その表面張力により、封止枠の角部(コーナ部)で高く、直線部で低くなっていた。その結果、
(1)仮接合時に封止枠が邪魔になり、バンプが電極に接したり、接しなかったりして仮接合が安定しない、
(2)バンプ寸法を大きくしてこれを回避しても、パッドサイズが大きくなり、素子寸法も大きくなってしまう、
(3)加熱・加圧してはんだ封止させる際、その高さの差のため、はんだ枠の高さが低い部位が接合されず、封止不良が発生する、
(4)封止時間が長くなり、生産コストが上昇する、といった課題があった。
そこで、請求項8のように基板の環状電極の角部にアールを設けると、その上に形成されるはんだ封止枠の直線部と角部の高さの差が小さくなり、上記(1)〜(4)の課題を解決できる。なお、回路素子の環状電極については、少なくとも封止枠と接合される面積があればよく、必ずしも角部にアールを必要としない。
【0020】
請求項9のように、上記角部のアールのうち、内側アールの曲率半径が直線部の幅の1.5倍以上であり、かつアールの幅と直線部の幅とがほぼ等しいのがよい。
環状電極の角部にアールを設けた場合に、内側アールの曲率半径を直線部の幅の1.5倍以上とし、かつアールの幅と直線部の幅とをほぼ等しくすると、その上に形成されるはんだ封止枠の直線部の高さと角部の高さとがほぼ等しくなり、仮接合の安定性が向上する。また、はんだ封止枠の高さバラツキを小さくすることで、本接合時にはんだ封止枠と対向する環状電極とを確実に接触させることができ、封止不良を低減できる。また、封止時間を短縮でき、生産コストを下げることができる。
【0021】
請求項10のように、回路素子として、高周波素子または弾性表面波素子を用いるのがよい。
すなわち、封止枠の内部を中空構造とすることによって、GHz帯で使用されるような高周波素子では、比誘電率を小さくして消費電力を低減できる効果があり、また弾性表面波素子のような振動を利用した素子の場合、振動がダンピングされず、良好な特性を得ることができる。
【0022】
【発明の実施の形態】
図1〜図3は、本発明にかかる電子部品の第1の実施例を示す。
この電子部品は、パッケージ基板1に回路素子10をフェースダウン実装したものである。
パッケージ基板1は、アルミナなどのセラミック基板、セラミックからなる誘電体基板、多層セラミック基板、ガラス基板、結晶性の基板、ガラスエポキシ樹脂などの気密性を有する基板よりなる。この基板1の表面には、複数の島状の接合電極2と、これら電極2を取り囲む環状電極3とが形成されている。上記接合電極2はスルーホールに導電材料を埋設した接続部4を介して裏面側に形成された表面実装のための外部電極5と接続されている。また、環状電極3は、図示しないアース側電極と接続されている。
【0023】
上記環状電極3上には、図3に示すように、はんだ封止枠6が所定高さh1 (例えば20〜40μm)に形成されている。はんだ封止枠6は、例えば印刷法によってはんだペーストを基板1の環状電極3上に塗布し、はんだペーストをリフローソルダリングした後で洗浄し、フラックス残渣を取り除くことで、簡単に形成できる。なお、封止枠6の形成方法は、SJ法などのプリコートや、メッキ、蒸着、スパッタなどの方法を用いてもよい。封止枠6の材料も溶融可能な金属であれば、はんだに限らない。
【0024】
この実施例の回路素子10は弾性表面波チップであり、水晶やLiTaO3 、LiNbO3 等からなる圧電基板11の表面(図1では下面)に、Al等からなる2組のIDT電極12とTi/Ni/Au等からなる4個の入出力電極13とを形成したものである。IDT電極12と入出力電極13とは相互に接続されている。また、回路素子10の表面には、IDT電極12と入出力電極13とを取り囲む環状電極14が形成されている。
【0025】
図3に示すように、入出力電極13のそれぞれには突起電極15が固定されている。突起電極15としては、Au,Ag,Pd,Cuを主成分とする金属バンプや、はんだバンプなどを用いることができる。突起電極15は、めっき法、ワイヤボンディング法などを用いて形成されるが、ここではワイヤボンディング法によりAuバンプを形成した。突起電極15の高さh2 は、例えば40〜50μmであり、基板1に形成された半田封止枠6の高さより高く(望ましくは約10μm以上高く)するのが望ましい。
【0026】
上記基板1と回路素子10とは、その縦横の寸法がほぼ同一に形成され、基板1の接合電極2と回路素子10の入出力電極13とが対応する位置に形成され、かつ基板1の環状電極3と回路素子10の環状電極14とが対応する位置に形成されている。
なお、回路素子10の環状電極14および基板1の環状電極3には、Ni/Auメッキ電極を用いている。Niははんだ食われを防止するためであり、はんだ食われを防止できる金属であれば、Pt,Pd,Cu等でもよい。Auは半田濡れ性を確保するためであり、Ag,Sn,Pt,Cuなどの濡れ性が確保できる金属であればよい。
【0027】
ここで、上記基板1と回路素子10との接合方法について、図4を参照して説明する。
まず図4の(a)のように、封止枠6を形成した基板1と、突起電極15を形成した回路素子10とを準備する。
次に、図4の(b)のように、基板1をそのはんだ封止枠6を上側にむけて支持台Aの上に載置し、位置決めする。一方、回路素子10の裏面(IDT電極12を設けていない面)をボンディングツールBで吸着し、基板1の接合電極2と回路素子10の入出力電極13とが上下に対応し、かつ基板1の環状電極3と回路素子10の環状電極14とが上下に対応するように位置決めし、突起電極15を基板1の接合電極2に対して、ボンディングツールBによって超音波と加圧とを付加して仮接合する。常温下で仮接合が実施されるので、はんだ封止枠6の酸化が進むことがない。仮接合条件は、突起電極15と基板1の接合電極2とが仮接合された状態で、はんだ封止枠6と対向する回路素子10の環状電極14とが接触しない条件が望ましく、本実施例では、加圧荷重1.5N/バンプ、超音波出力0.5W、時間1.0s、温度25℃とした。超音波出力が比較的低いので、基板1と回路素子10との位置精度が向上するとともに、パッド直下でのマイクロクラックの発生を防止できる。
次に、図4の(c)のように、仮接合した基板1を加熱ステージC上にのせ、熱圧着ツールDを回路素子10の背面に押し当てて熱圧着し、本接合する。本実施例での熱圧着条件は、加圧荷重2.0N/バンプ、加熱温度270℃、加熱時間20sとし、低酸素濃度下、例えば窒素雰囲気にして酸素濃度を10ppm以下としている。熱圧着によって、突起電極15の高さが例えば20〜25μmまで押し潰され、突起電極15と基板1の接合電極2とを拡散接合させる。これと同時に、溶融した封止枠6が回路素子10の環状電極14に濡れ広がり、基板1と回路素子10との間の空間が封止される。
最後に、基板1と回路素子10とを冷却することで、接合と封止とが完了し、気密封止型の電子部品が得られる(図4の(d)参照)
【0028】
なお、図4の(c)では、熱圧着をワンバイワンで実施する例を示したが、実際には数百個あるいはそれ以上の個数の電子部品に対して、同時に熱圧着を実施するのが望ましい。この場合、仮接合した複数の基板1(および回路素子10)をトレーに整列させ、これを加熱ステージCに載置して熱圧着を実施するのがよい。
加熱ステージCは金属製の熱板よりなり、接地されている。そのため、熱圧着時に弾性表面波チップである回路素子10から発生する焦電荷が突起電極15、基板1を通って加熱ステージCへ逃げることにより、回路素子10の焦電破壊を防止できる。
上記実施例では、はんだを充分に濡れ拡がらせるために約20秒間加熱・加圧したが、突起電極15の接合ができ所望のバンプ高さになるのであれば、20秒間も加圧する必要はなく、例えば0.5秒間の加熱・加圧と19.5秒間の加熱でもよい。
【0029】
上記のように常温で超音波・加圧により仮接合することと、低酸素濃度下で熱圧着することで、はんだ封止枠6の酸化を防止し、はんだ酸化膜による封止不良を少なくできる。また、熱圧着時に突起電極15と接合電極2とを加熱・加圧することで、突起電極15の固相接合を進め、接合を強固にしている。さらに、加圧によって突起電極15の高さをコントロールすることで、封止枠6の潰し過ぎによるはんだのはみ出しや、バンプ15へのショートを抑え、回路素子10の環状電極14が確実に溶融したはんだに当たり、接合して封止性を確保することができる。
【0030】
表1は、仮封止時の温度と酸素濃度とを変化させた場合に、封止後の封止良品率を、封止枠6のはんだとしてSnCuを用いた場合と、SnAgを用いた場合とで比較したものである。なお、突起電極としてAuバンプを使用した。
仮封止条件
雰囲気:N2 雰囲気,酸素濃度は10ppm〜大気
荷重:仮封止できるように1〜4Nの範囲で設定した。
超音波出力:0.5W
温度:常温〜180℃
本接合・封止条件
雰囲気:N2 雰囲気,酸素濃度は10ppm
接合温度:280℃
荷重:6N
検査方法
グロスリークテスト、ファインリークテストを併用。
【0031】
【表1】
表1から明らかなように、温度もしくは酸素濃度が高くなればなるほど、封止良品率が低下していることがわかる。これより、仮接合時に加熱すると、封止枠6の表面の酸化膜が自然酸化膜以上に厚く形成され、封止枠6の接合性(はんだの場合は濡れ性)を低下させて封止不良が発生してしまう。
したがって、温度を100℃未満、望ましくは常温にするか、あるいは酸素濃度を1000ppm以下とすることで、封止枠6の酸化膜形成を抑制できる。
【0032】
表2は、下記条件にて仮接合後、本接合・封止の際の酸素濃度を変化させた時の封止良品率を示す。なお、封止枠のはんだとしてSnCuを使用し、突起電極としてAuバンプを使用した。
仮封止条件
雰囲気:大気
荷重:4N
超音波出力:0.5W
温度:常温
本接合・封止条件
雰囲気:N2 雰囲気,酸素濃度は10ppm〜大気
接合温度:280℃
荷重:6N
検査方法
グロスリークテスト、ファインリークテストを併用。
【0033】
【表2】
表2から、酸素濃度が高くなればなるほど、封止良品率が低下していることがわかる。これより、封止枠6の酸化膜増大が封止不良の原因であると言える。熱圧着時の酸素濃度を500ppm以下とすることで、封止良品率を100%とすることができた。
【0034】
表3は本接合・封止の際の熱圧着時間と封止良品率との関係を示す。
【表3】
表3から、封止を確実に行うには、熱圧着時間を5秒以上必要とすることがわかる。したがって、熱圧着工程をマルチ化することで、生産性を向上させることができる。
【0035】
図5,図6は本発明にかかる電子部品の第2実施例を示す。
この例は、生産性を高めるため、パッケージ基板1として例えば数百個分の大きさを持つ集合基板1Aを使用したものである。図では、説明を簡単にするため6個分の大きさの集合基板1Aを示している。
集合基板1Aの上面には、複数の島状の接合電極2と、これら接合電極2を取り囲む複数の環状電極3とが、縦横に配列されて形成されている。また、接合電極2はスルーホールに導電材料を埋設した接続部4を介して裏面側に形成された表面実装のための外部電極5と接続されている。上記環状電極3には第1実施例と同様の方法ではんだ封止枠6が形成される。
一方、回路素子10は第1実施例と同様の素子であり、図1〜図3と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【0036】
次に、集合基板1Aと回路素子10との接合方法について、図7を参照して説明する。
図7の(a)のように、集合基板1Aを、そのはんだ封止枠6を上側に向けて支持台Aの上に位置決めする。一方、回路素子10の裏面(IDT電極12を設けていない面)をボンディングツールBで吸着し、支持台Aの上方へ移動させる。そして、ボンディングツールBによって超音波と加圧とを付加して突起電極15を集合基板1Aの接合電極2に対して位置決めして仮接合する。この仮接合を個々の回路素子10に対してワンバイワンで実施し、集合基板1Aの全ての部位に回路素子10を仮接合する。なお、仮接合の条件は図4の(b)と同様である。次に、図7の(b)のように、仮接合した集合基板1Aを加熱ステージC上にのせ、広面積の熱圧着ツールDを仮接合した回路素子10の背面に押し当てて熱圧着し、本接合する。本接合は、集合基板1Aに仮接合された全ての回路素子10に対して同時に実施する。つまり、マルチで実施する。熱圧着によって、突起電極15と集合基板1Aの接合電極2とが拡散接合すると同時に、溶融した封止枠6が回路素子10の環状電極14に濡れ広がり、集合基板1Aと回路素子10との間の空間が封止される。なお、本接合の条件は、図4の(c)と同様である。最後に、図7の(c)のように、本接合と封止とが終了した集合基板1Aを破線CLでダイシングすることにより、図1に示す気密封止型の電子部品が得られる。なお、ダイシングに代えて、集合基板1Aに溝やミシン穴などを形成してブレイクしてもよいし、レーザーカット等の別の方法を用いてもよい。
【0037】
上記のように、各接合電極2に対して回路素子10の突起電極15を超音波と加圧とを用いてワンバイワンで仮接合し、その後で熱圧着による本接合・封止をマルチで実施している。したがって、n個の一括処理を行うことで、封止枠6の形成、熱圧着にかかる時間を1/nにできる。例えば、1個の素子の熱圧着に20秒以上かかる場合であっても、200個分の集合基板を使用すれば、1個当たりの熱圧着時間は0.1秒となり、生産性の大幅な向上を実現できる。
また、仮接合段階で1枚の集合基板1Aに多数の回路素子10が搭載されているので、本接合・封止に際して仮接合済みの電子部品をトレーなどに整列する必要もなく、整列時間を短縮できる。
【0038】
図8は本発明にかかる他の製造方法を示す。
この製造方法は、仮接合の終了した部品(本接合前の部品)に対して、特性評価などの追加作業を実施し、不良品の場合には回路素子を取外して基板を再利用するものである。
まず回路素子に突起電極を形成し(ステップS1)、基板に封止枠を形成し(ステップS2)、この回路素子を基板に対して仮接合する(ステップS3)。次に、仮接合された回路素子の特性評価を行う(ステップS4)。特性評価によって良品であると評価された場合には、そのまま本接合・封止工程を実施する(ステップS5)。
特性評価において不良品であると評価された場合には、基板から回路素子を取り外し(ステップS6)、新たな回路素子をこの基板に仮接合し(ステップS3)、以後同様の工程を繰り返す。仮接合では、突起電極と基板の接合電極とが完全な接合状態ではないので、回路素子を基板から取り外した際、突起電極と接合電極とが容易に剥離し、接合電極に傷が残ることがない。また、仮接合段階では封止枠が対向する回路素子に接触していないので、封止枠が損傷することもない。したがって、基板を再利用することができる。
【0039】
図9は本発明にかかる電子部品の第3実施例を示す。なお、第1実施例(図2,図3参照)と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
この電子部品の特徴は、パッケージ基板1に設けられた環状電極3および回路素子10の表面に設けられた環状電極14が、それぞれ直線部3a,14aと角部とを持つ略方形状をなしており、その角部にアール3b,14b(但し、3a,3bは図示されていない)を設けた点にある。環状電極3のアール3bは、その上に形成されるはんだ封止枠6の直線部6aと角部6bとの高さバラツキを小さくするためである。なお、回路素子10の環状電極14には必ずしもアール14bを設ける必要はないが、基板1の環状電極3と同一形状とするのがよい。
【0040】
図10は基板1の環状電極3の一部の拡大図である。
環状電極3の直線部3aの幅をd、角部3bのアールの幅をD、角部3bのアールのうち内側の曲率半径をRiとすると、Riを直線部3aの幅dの1.5倍以上とし、かつアールの幅Dと直線部3aの幅dとをほぼ等しく設定するのが望ましい。すなわち、
Ri≧1.5d
d≒D
ここでは、d=0.2mm、D=0.2mm、Ri=0.3mmとした。
【0041】
上記基板1と回路素子10との接合封止方法は次の通りである。
まず、例えば突起電極15としてAuバンプを使用し、窒素雰囲気中で、例えば5N/バンプの荷重で加熱+超音波+圧力を加え、Auバンプ15を例えば高さ50μmから35〜40μmまで潰し、Auバンプ15と基板1の電極2とを仮接合させた。さらに、加熱+圧力を加え、本接合した。このとき、封止枠6が回路素子10の環状電極14に接触して、例えば高さ30μmから25μmに潰され、基板1と回路素子10との間の空間を封止した。
【0042】
図11は、環状電極3の角部3bの内側アールの曲率半径Riと、封止枠6の直線部6aと角部(アール)6bとの高さの差との関係を表したものである。
図から明らかなように、曲率半径Riを大きくしていくと、封止枠6の直線部6aと角部6bとの高さの差が次第に小さくなっていくことがわかる。
特に、曲率半径Ri(=0.3mm)を直線部3aの幅d(=0.2mm)の1.5倍とすることで、封止枠6の直線部6aと角部6bとの高さの差を3μm以下とすることができた。その結果、封止枠6の頂面が平坦化され、仮接合時に封止枠が邪魔になり、バンプが電極に接したり、接しなかったりして仮接合が安定しないといった不具合を解消できた。
【0043】
【表4】
表4は、環状電極3の角部3bの内側アールの曲率半径Riと、本接合時の封止時間、封止良品率との関係を示したものである。
曲率半径Riを大きくすることで、封止枠6の高さバラツキを小さくでき、ひいては本接合時に封止枠6と環状電極14とを全周で確実に接触させることが可能となり、封止不良を低減できた。また、封止時間も短縮できることから、生産性を向上させることができる。
【0044】
本発明は上記実施例に限定されるものではない。
上記実施例では、封止枠を基板または集合基板に形成したが、回路素子側に形成してもよい。また、封止枠を回路素子または基板の一方にのみ形成したものに限らず、双方に設けてもよい。その場合には、封止枠同士が接合して封止する。
突起電極が封止枠より高く形成したものに限らず、両者が同一高さであってもよい。この場合には、仮接合工程の際に両者が超音波加圧によって仮接合される。封止枠は、全体が卑金属で構成されたものに限らず、少なくともその表面が卑金属で構成されたものであればよい。
封止枠は回路素子と基板との間を封止するだけでなく、例えば基板に形成されるアース側回路パターンと接続するようにしてもよい。したがって、基板に形成される環状電極をアース回路の一部として使用してもよい。
突起電極としてAuバンプを使用したが、例えばはんだバンプ、Cuバンプ、Alバンプなどの卑金属バンプを使用してもよい。この場合には、仮接合時に超音波による振動で、突起電極と接合電極の表面の酸化膜や汚染層が除去されるので、多少の自然酸化膜があっても接合することが可能である。
本発明の回路素子は弾性表面波素子に限るものではなく、一主面に回路面を持ち、他主面に回路面を持たない素子であれば、高周波デバイス、半導体チップなど他の回路素子であってもよいことは勿論である。
【0045】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、仮接合工程を封止枠が酸化しない条件下で超音波加圧を行い、さらに低酸素濃度雰囲気で熱圧着を行うことで、封止枠の酸化を防止しながら突起電極の接合と封止枠の封止とを実施することができる。そのため、封止不良を解消できる。
また、突起電極による仮接合を行った後で、突起電極の本接合と封止枠による封止とを行うので、仮接合時には超音波の出力を小さくして超音波による位置ずれを小さくし、精度のよい位置決めを行うことができる。一方、本接合時には仮接合によって既に位置決めされているので、本接合時に新たに位置決めする必要がなく、簡単な装置で確実な接合が可能となる。そのため、本接合・封止をマルチ化することが容易になり、生産性の向上を実現できる。
さらに、本発明では、仮接合工程を、個々の回路素子に対して個別に実施し、本接合・封止工程を、複数の回路素子に対して同時に実施するので、精度を必要とする仮接合工程をワンバイワンで実施し、時間のかかる熱圧着工程をマルチ化することで、タクト時間を短縮でき、生産性の向上を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる電子部品の第1実施例の断面図である。
【図2】図1に示す電子部品の突起電極および封止枠を形成する前の分解斜視図である。
【図3】図1に示す電子部品の突起電極および封止枠を形成した後の分解斜視図である。
【図4】図1に示す電子部品の製造工程図である。
【図5】本発明の第2実施例であって、突起電極および封止枠を形成する前の分解斜視図である。
【図6】図5に示す実施例の突起電極および封止枠を形成した後の分解斜視図である。
【図7】図5に示す実施例の製造工程図である。
【図8】本発明にかかる製造工程の他の実施例のフローチャート図である。
【図9】本発明にかかる電子部品の第2実施例の分解斜視図である。
【図10】図9における基板の環状電極の部分拡大図である。
【図11】環状電極の角部の内側アールの曲率半径Riと、封止枠の直線部と角部(アール)との高さの差との関係を表した図である。
【符号の説明】
1 基板
2 接合電極
3 環状電極
6 封止枠
10 回路素子
12 IDT電極(回路部)
13 入出力電極(回路部)
14 環状電極
15 突起電極[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing an electronic component in which a circuit element is mounted on a substrate via a metal protruding electrode, and a circuit portion of the circuit element is hermetically sealed.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a method of manufacturing electronic components such as surface acoustic wave elements (SAW elements) and high-frequency devices, a metal protrusion electrode is provided on one of a circuit portion provided on a circuit element and an electrode provided on a substrate. A sealing frame surrounding the circuit portion of the circuit element is provided on one of the surface of the substrate and the surface of the substrate, the circuit element and the substrate are faced to each other, and the circuit portion and the electrode of the substrate are joined by the metal protrusion electrode. An electronic component manufacturing method has been proposed in which a space between a circuit element and a substrate is hermetically sealed with a sealing frame (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-77970). For example, Au bumps are used as the protruding electrodes, and a base metal material such as solder is used as the sealing frame. The height of the protruding electrode is made higher than the height of the sealing frame.
[0003]
In order to mount the circuit element on the substrate, the back surface of the circuit element is first sucked by a thermocompression bonding tool, and the circuit portion of the circuit element is faced and bonded to the substrate positioned on the crimping stage. At this time, since the height of the protruding electrode is higher than the height of the sealing frame, when the thermocompression bonding tool is lowered, the protruding electrode first hits the electrode pad of the circuit element. By heating and pressurizing the thermocompression bonding tool in this state, the protruding electrode is crushed by heat and pressure, and the sealing frame contacts the annular electrode of the circuit element and melts. Then, the protruding electrode and the electrode pad of the element are diffusion-bonded by heat. Thus, in the conventional manufacturing method, bonding of the protruding electrodes and bonding of the sealing frame are performed simultaneously.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
When Au is used as the protruding electrode, an oxide film is not formed on the protruding electrode even when thermocompression bonding is performed at a high temperature, and the bonding property is good. However, a sealing frame made of a base metal such as solder is likely to be oxidized at the time of thermocompression bonding, and there is a problem that an oxide film formed on the surface becomes an obstacle to bonding and causes a sealing failure. Similarly, the electrodes joined to the sealing frame also oxidize, so that the solder wettability is lowered, which causes a sealing failure.
[0005]
In addition, since the bonding of the protruding electrodes and the bonding of the sealing frame are performed simultaneously, it takes a work time per element and the productivity is not good. For example, when thermocompression bonding of Au bumps is required, the bonding time is about 2 seconds, and the heating time for solder sealing is about 20 seconds / piece. For this reason, if the bonding of the protruding electrodes and the bonding of the sealing frame are performed by thermocompression at the same time, a bonding time of 20 seconds or more per element is required, and productivity is lowered. In addition, the heat history applied to the sealing frame becomes long, and the heating of the sealing frame progresses, so that the oxidation of the sealing frame progresses and the solder erosion of the electrode occurs, which may reduce the reliability. .
[0006]
On the other hand, a method for improving productivity by collectively thermocompression bonding a plurality of circuit elements to a large aggregate substrate has been proposed. However, when Au bumps are used, a load required for bonding requires about 3N per bump, and when bonding of 30 bumps or more, a load as high as about 90N is required. While applying such a high load, it is very difficult to position each circuit element with respect to the collective substrate with high accuracy and to reliably bond the circuit elements. Therefore, there is a limit even if batch thermocompression bonding is performed on the collective substrate, and it is difficult to achieve both accuracy and productivity.
[0007]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing an electronic component capable of eliminating sealing defects by suppressing oxidation of a sealing frame made of a base metal.
Another object is to provide an electronic component manufacturing method capable of improving productivity while ensuring accuracy.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention according to
[0009]
In this invention, a temporary joining process is implemented by ultrasonic pressurization on the conditions which a sealing frame does not oxidize, and prevents that an oxide film is formed on the surface of the sealing frame which consists of base metals. The oxide film and the contamination layer on the surface of the bonding electrode facing the protruding electrode are removed by vibration caused by ultrasonic pressure, and the new surfaces are brought into contact with each other and bonded in a short time. In this state, the protruding electrode and the bonding electrode do not need to be in a completely bonded state, and may be bonded to the extent that they do not peel off until the subsequent main bonding / sealing process. Next, thermocompression bonding is performed in a low oxygen concentration atmosphere, the sealing frame is melted and bonded while preventing the sealing frame from being oxidized, and the space between the circuit element and the substrate is hermetically sealed. This is because heat is applied and the sealing frame is oxidized in the atmosphere. At the same time, the protruding electrode and the circuit portion of the circuit element or the electrode of the substrate are completely diffusion bonded (main bonding).
Thus, since sealing can be performed while preventing oxidation of the sealing frame, sealing performance is improved. Note that not only the oxidation of the sealing frame but also the oxidation of the bonding electrode bonded to the sealing frame can be prevented. Therefore, it is possible to form this joining electrode with a base metal.
[0010]
In the present invention, after the temporary bonding by the protruding electrode, the main bonding of the protruding electrode and the sealing by the sealing frame are simultaneously performed. That is, the temporary bonding process and the main bonding / sealing process are separated. Temporary bonding means that the circuit element and the substrate are only temporarily fixed to such an extent that the circuit element and the substrate are not detached by vibration or handling in the process. The shift can be reduced and accurate positioning can be performed. On the other hand, since the positioning is already performed by the temporary bonding at the time of the main bonding, it is not necessary to perform a new positioning at the time of the main bonding, and the reliable bonding can be performed with a simple device. In addition, since the ultrasonic bonding is used for the temporary bonding, the bonding can be performed in a short time. However, since the main bonding / sealing uses the thermocompression bonding, it takes time. In the present invention, by separating the temporary bonding and the main bonding / sealing, the respective steps can be performed under the most efficient conditions.
[0011]
When bonding and sealing are performed by one thermocompression bonding as in the past, the circuit element after bonding cannot be peeled off from the substrate, and if the circuit element is found to be defective, the substrate must be re-mounted. Not available. On the other hand, since the present invention separates the temporary bonding and the main bonding / sealing, various additional operations can be performed on the parts for which the temporary bonding has been completed (the parts before the main bonding). It is. For example, the electrical characteristics of the circuit element are measured at the temporary bonding stage. If it is a defective product, the protruding electrode is peeled off from the opposing bonding electrode and the circuit element is removed from the substrate to reuse the substrate. Is possible.
In the present invention, the temporary bonding process is performed individually for each circuit element, and the main bonding / sealing process is performed simultaneously for a plurality of circuit elements.
That is, by performing the temporary joining process that requires accuracy on a one-by-one basis and making the time-consuming thermocompression bonding process multiple, the tact time can be shortened and the productivity can be improved. In the main joining / sealing process, it is only necessary to perform thermocompression bonding on the element and the substrate that have been positioned in advance in the temporary joining process, so that a positional deviation does not occur and a highly accurate electronic component can be obtained. it can.
[0012]
As in
If the temporary bonding process is performed at room temperature, the sealing frame does not oxidize more than natural oxidation, so that special oxidation prevention equipment is not required and temporary bonding is simplified.
Further, when the circuit element is a surface acoustic wave element, by performing temporary bonding at room temperature, the generation of pyroelectric charges in the element can be reduced to zero and pyroelectric breakdown can be prevented. Further, since the substrate is placed on a metal hot plate at the time of main bonding (at the time of thermocompression bonding), pyroelectric breakdown can be prevented by escaping to the hot plate through the protruding electrodes and the substrate.
[0013]
As in
When the ultrasonic wave, the pressure and the heat are applied, the electrode facing the protruding electrode can be joined in a shorter time, but the sealing frame is easily oxidized by the heat. Therefore, the oxidation of the sealing frame can be prevented by carrying out in a low oxygen concentration atmosphere.
[0015]
Claim 4In this way, a collective substrate having a plurality of sizes is used as a substrate, and a plurality of circuit elements are individually temporarily joined to the collective substrate, and then the plurality of circuit elements are simultaneously bonded to the collective substrate. It is desirable to seal.
In this case,Effects of the present inventionIn addition, it is not necessary to align the parts that have been temporarily joined, and it is only necessary to shift to the thermocompression bonding process with the circuit elements temporarily joined to the collective substrate, thereby further improving the work efficiency. In addition, it is necessary to cut the collective substrate after the main joining / sealing process for each element thereafter.
[0016]
Claim 5As described above, the protruding electrode is preferably made of a bonding material mainly composed of Au. The bump electrode can be formed of a base metal material such as a solder bump. However, the Au bump has an advantage that the bonding is easy and the electric resistance of the bonded portion can be reduced because it is not oxidized.
[0017]
Claim 6As described above, the sealing frame is preferably composed of a bonding material mainly composed of solder. In the case of solder, since it can be melted at a relatively low temperature, thermal damage to the circuit element can be reduced. Moreover, the solder sealing frame can be easily formed by, for example, applying a solder paste to a substrate or circuit element by a printing method, washing the solder paste after reflow soldering, and removing the flux residue. Therefore, cost can be reduced and sealing can be performed without flux.
[0018]
Claim 7As described above, it is preferable that the height of the protruding electrode be higher than that of the sealing frame, and in the temporary bonding step, only the protruding electrode is temporarily bonded to the circuit portion of the circuit element facing or the electrode of the substrate.
If only the protruding electrode is temporarily bonded to the circuit portion or the substrate electrode, the ultrasonic wave does not leak into the sealing frame, but is efficiently concentrated on the protruding electrode, and can be temporarily bonded in a short time.
The sealing frame can be the same height as the protruding electrode or higher than the protruding electrode. However, the sealing frame and the circuit element or the substrate are in contact with each other at the time of temporary bonding, and the protruding electrode and the bonding electrode are bonded. Reliability may be reduced.
[0019]
Claim 8In this way, the substrate and the circuit element are each provided with an annular electrode joined through a sealing frame, and both the annular electrodes have a substantially polygonal shape having straight portions and corner portions, and at least of the substrate It is desirable to provide rounds at the corners of the annular electrode.
In the prior art, the height of the annular solder sealing frame formed on the annular electrode for sealing the substrate is high at the corner (corner portion) of the sealing frame and low at the straight portion due to the surface tension. It was. as a result,
(1) The sealing frame becomes an obstacle at the time of temporary bonding, and the bump is in contact with the electrode or is not in contact, and the temporary bonding is not stable.
(2) Even if this is avoided by increasing the bump size, the pad size increases and the device size also increases.
(3) When soldering by heating and pressurizing, due to the difference in height, the part where the solder frame is low is not joined, and sealing failure occurs.
(4) There is a problem that the sealing time becomes long and the production cost increases.
Therefore,Claim 8If the corners of the annular electrode of the substrate are provided as in the above, the difference in height between the straight portion and the corner of the solder sealing frame formed thereon becomes small, and the above (1) to (4) The problem can be solved. In addition, about the annular electrode of a circuit element, what is necessary is just to have at least an area joined to the sealing frame, and the corners do not necessarily need a radius.
[0020]
Claim 9As described above, it is preferable that the radius of curvature of the inner radius is not less than 1.5 times the width of the straight portion, and the radius and the width of the straight portion are substantially equal.
When the radius is provided at the corner of the annular electrode, the radius of curvature of the inner radius is set to 1.5 times or more of the width of the straight portion, and the radius and the width of the straight portion are substantially equal to each other. The height of the straight portion and the corner portion of the solder sealing frame to be made are substantially equal, and the stability of temporary joining is improved. Further, by reducing the height variation of the solder sealing frame, the annular electrode facing the solder sealing frame can be reliably brought into contact during the main joining, and sealing failure can be reduced. Further, the sealing time can be shortened and the production cost can be reduced.
[0021]
Claim 10As described above, a high-frequency element or a surface acoustic wave element is preferably used as the circuit element.
That is, by making the inside of the sealing frame into a hollow structure, a high-frequency element such as that used in the GHz band has an effect of reducing the relative permittivity and reducing the power consumption, and like a surface acoustic wave element. In the case of an element using a simple vibration, the vibration is not damped and good characteristics can be obtained.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1 to 3 show a first embodiment of an electronic component according to the present invention.
This electronic component is obtained by mounting a
The
[0023]
On the
[0024]
The
[0025]
As shown in FIG. 3, a protruding
[0026]
The
Ni / Au plated electrodes are used for the
[0027]
Here, a method of joining the
First, as shown in FIG. 4A, the
Next, as shown in FIG. 4B, the
Next, as shown in FIG. 4C, the temporarily bonded
Finally, the
[0028]
Although FIG. 4C shows an example in which thermocompression bonding is performed one-by-one, it is actually preferable to perform thermocompression bonding simultaneously on hundreds or more electronic components. . In this case, it is preferable to align the plurality of temporarily bonded substrates 1 (and circuit elements 10) on a tray and place them on the heating stage C to perform thermocompression bonding.
The heating stage C is made of a metal hot plate and is grounded. Therefore, pyroelectric breakdown of the
In the above embodiment, the solder was heated and pressed for about 20 seconds to sufficiently spread the solder. However, if the
[0029]
As described above, temporary bonding by ultrasonic wave and pressure at room temperature and thermocompression bonding under a low oxygen concentration can prevent the
[0030]
Table 1 shows the ratio of non-defective products after sealing when SnCu is used as the solder of the sealing
Temporary sealing conditions
Atmosphere: N2 Atmosphere, oxygen concentration is 10ppm to the atmosphere
Load: It set in the range of 1-4N so that temporary sealing could be performed.
Ultrasonic output: 0.5W
Temperature: normal temperature to 180 ° C
Main joining and sealing conditions
Atmosphere: N2 Atmosphere and oxygen concentration is 10ppm
Joining temperature: 280 ° C
Load: 6N
Inspection method
Combined with gross leak test and fine leak test.
[0031]
[Table 1]
As is apparent from Table 1, it can be seen that the higher the temperature or oxygen concentration, the lower the non-defective product rate. As a result, when heated at the time of temporary bonding, the oxide film on the surface of the sealing
Therefore, the oxide film formation of the sealing
[0032]
Table 2 shows the non-defective product ratio when the oxygen concentration is changed during temporary bonding and sealing after temporary bonding under the following conditions. In addition, SnCu was used as the solder for the sealing frame, and Au bumps were used as the protruding electrodes.
Temporary sealing conditions
Atmosphere: Air
Load: 4N
Ultrasonic output: 0.5W
Temperature: normal temperature
Main joining and sealing conditions
Atmosphere: N2 Atmosphere, oxygen concentration is 10ppm to the atmosphere
Joining temperature: 280 ° C
Load: 6N
Inspection method
Combined with gross leak test and fine leak test.
[0033]
[Table 2]
From Table 2, it can be seen that the higher the oxygen concentration, the lower the non-defective product rate. From this, it can be said that the increase in the oxide film of the sealing
[0034]
Table 3 shows the relationship between the thermocompression bonding time and the non-defective product rate during the main joining and sealing.
[Table 3]
From Table 3, it can be seen that the thermocompression bonding time is required to be 5 seconds or more in order to reliably perform the sealing. Therefore, productivity can be improved by making the thermocompression bonding process multi-purpose.
[0035]
5 and 6 show a second embodiment of an electronic component according to the present invention.
In this example, a
On the upper surface of the
On the other hand, the
[0036]
Next, a method for joining the
As shown in FIG. 7A, the
[0037]
As described above, the protruding
In addition, since a large number of
[0038]
FIG. 8 shows another manufacturing method according to the present invention.
In this manufacturing method, additional work such as characteristic evaluation is performed on the parts that have been temporarily joined (the parts before the final joining), and in the case of defective products, circuit elements are removed and the board is reused. is there.
First, protruding electrodes are formed on the circuit element (step S1), a sealing frame is formed on the substrate (step S2), and the circuit element is temporarily bonded to the substrate (step S3). Next, the characteristics of the temporarily joined circuit elements are evaluated (step S4). When it is evaluated that the product is good by the characteristic evaluation, the main joining / sealing process is performed as it is (step S5).
When it is evaluated as a defective product in the characteristic evaluation, the circuit element is removed from the substrate (step S6), a new circuit element is temporarily joined to the substrate (step S3), and the same process is repeated thereafter. In the temporary bonding, the protruding electrode and the bonding electrode of the substrate are not in a completely bonded state. Therefore, when the circuit element is removed from the substrate, the protruding electrode and the bonding electrode may be easily peeled off and scratches may remain on the bonding electrode. Absent. Further, since the sealing frame is not in contact with the opposing circuit element in the temporary bonding stage, the sealing frame is not damaged. Therefore, the substrate can be reused.
[0039]
FIG. 9 shows a third embodiment of the electronic component according to the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same part as 1st Example (refer FIG. 2, FIG. 3), and duplication description is abbreviate | omitted.
This electronic component is characterized in that the
[0040]
FIG. 10 is an enlarged view of a part of the
When the width of the
Ri ≧ 1.5d
d ≒ D
Here, d = 0.2 mm, D = 0.2 mm, and Ri = 0.3 mm.
[0041]
A method for bonding and sealing the
First, for example, an Au bump is used as the protruding
[0042]
FIG. 11 shows the relationship between the radius of curvature Ri of the inner radius of the
As can be seen from the figure, as the radius of curvature Ri is increased, the difference in height between the
In particular, by setting the curvature radius Ri (= 0.3 mm) to 1.5 times the width d (= 0.2 mm) of the
[0043]
[Table 4]
Table 4 shows the relationship between the curvature radius Ri of the inner radius of the
By increasing the curvature radius Ri, the height variation of the sealing
[0044]
The present invention is not limited to the above embodiments.
In the above embodiment, the sealing frame is formed on the substrate or the collective substrate, but it may be formed on the circuit element side. Further, the sealing frame is not limited to being formed only on one of the circuit element or the substrate, and may be provided on both. In that case, the sealing frames are joined and sealed.
The protruding electrodes are not limited to be formed higher than the sealing frame, and both may be the same height. In this case, both are temporarily joined by ultrasonic pressure during the temporary joining step. The sealing frame is not limited to one that is entirely made of a base metal, but may be any one that at least the surface thereof is made of a base metal.
The sealing frame may not only seal between the circuit element and the substrate, but may be connected to, for example, a ground circuit pattern formed on the substrate. Therefore, the annular electrode formed on the substrate may be used as a part of the earth circuit.
Although Au bumps are used as the protruding electrodes, for example, base metal bumps such as solder bumps, Cu bumps, and Al bumps may be used. In this case, since the oxide film and the contamination layer on the surface of the bump electrode and the bonding electrode are removed by vibration by ultrasonic waves at the time of temporary bonding, bonding can be performed even if there is some natural oxide film.
The circuit element of the present invention is not limited to a surface acoustic wave element, and any other circuit element such as a high-frequency device or a semiconductor chip may be used as long as the element has a circuit surface on one main surface and no circuit surface on the other main surface. Of course there may be.
[0045]
【The invention's effect】
As is clear from the above explanation,The present inventionAccording to the present invention, ultrasonic bonding is performed under the condition that the sealing frame does not oxidize in the temporary bonding step, and further, thermocompression bonding is performed in a low oxygen concentration atmosphere, thereby preventing the sealing frame from being oxidized. And sealing of the sealing frame can be performed. Therefore, sealing failure can be eliminated.
In addition, after performing temporary bonding with the protruding electrode, the main bonding of the protruding electrode and sealing with the sealing frame are performed, so that during the temporary bonding, the output of the ultrasonic wave is reduced to reduce the displacement due to the ultrasonic wave, Accurate positioning can be performed. On the other hand, since the positioning is already performed by the temporary bonding at the time of the main bonding, it is not necessary to perform a new positioning at the time of the main bonding, and the reliable bonding can be performed with a simple device. For this reason, it becomes easy to multiplex the main joining / sealing, and the productivity can be improved.
Furthermore, in the present invention, the temporary bonding process is performed individually for each circuit element, and the main bonding / sealing process is performed simultaneously for a plurality of circuit elements. By implementing the process on a one-by-one basis and making the time-consuming thermocompression bonding process multiple, the tact time can be shortened and the productivity can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a first embodiment of an electronic component according to the present invention.
FIG. 2 is an exploded perspective view before forming bump electrodes and a sealing frame of the electronic component shown in FIG.
3 is an exploded perspective view after forming protruding electrodes and a sealing frame of the electronic component shown in FIG. 1; FIG.
4 is a manufacturing process diagram of the electronic component shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 5 is an exploded perspective view of a second embodiment of the present invention before forming protruding electrodes and a sealing frame.
6 is an exploded perspective view after forming the bump electrodes and the sealing frame of the embodiment shown in FIG. 5. FIG.
7 is a manufacturing process diagram of the embodiment shown in FIG. 5; FIG.
FIG. 8 is a flowchart of another embodiment of the manufacturing process according to the present invention.
FIG. 9 is an exploded perspective view of a second embodiment of the electronic component according to the present invention.
10 is a partially enlarged view of the annular electrode of the substrate in FIG. 9. FIG.
FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the curvature radius Ri of the inner radius of the corner portion of the annular electrode and the height difference between the straight portion and the corner portion (R) of the sealing frame.
[Explanation of symbols]
1 Substrate
2 Junction electrodes
3 ring electrode
6 Sealing frame
10 Circuit elements
12 IDT electrode (circuit part)
13 Input / output electrodes (circuit part)
14 ring electrode
15 Projection electrode
Claims (10)
上記封止枠が酸化しない条件で、少なくとも上記突起電極を対向する回路素子の回路部または基板の電極に、超音波と圧力とを加えて仮接合する工程と、
低酸素濃度雰囲気で、所定温度に加熱しながら加圧することにより、上記突起電極を対向する回路素子の回路部または基板の電極に本接合すると同時に、上記封止枠によって回路素子と基板との間を封止する工程と、を有し、
上記仮接合工程は、個々の回路素子に対して個別に実施し、
上記本接合・封止工程は、複数の回路素子に対して同時に実施することを特徴とする電子部品の製造方法。A metal protrusion electrode is provided on one of the circuit portion provided on the circuit element and the electrode provided on the substrate, and at least one of the surface of the circuit element and the surface of the substrate is made of a base metal surrounding the circuit portion of the circuit element. A sealing frame is provided so that the circuit element and the substrate face each other and the circuit portion and the electrode of the substrate are joined by the protruding electrode, and the space between the circuit element and the substrate is hermetically sealed by the sealing frame. In the manufacturing method of electronic parts to be stopped,
Under the condition that the sealing frame does not oxidize, at least the protruding electrode is temporarily bonded to the circuit part of the circuit element or the electrode of the substrate by applying ultrasonic waves and pressure; and
By applying pressure while heating to a predetermined temperature in a low oxygen concentration atmosphere, the protruding electrode is finally bonded to the circuit portion of the circuit element or the electrode of the substrate, and at the same time, between the circuit element and the substrate by the sealing frame. includes a step of sealing, the a,
The temporary bonding step is performed individually for each circuit element,
The said joining and sealing process is implemented simultaneously with respect to a some circuit element, The manufacturing method of the electronic component characterized by the above-mentioned .
この集合基板に複数の回路素子を個別に仮接合した後、複数の回路素子を同時に上記集合基板に対して本接合・封止することを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の電子部品の製造方法。The substrate is a collective substrate having a plurality of sizes.
After individually provisionally joining a plurality of circuit elements on the aggregate substrate, according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the bonding and sealing a plurality of circuit elements simultaneously to the assembly substrate Manufacturing method of electronic components.
上記環状電極は共に直線部と角部とを有する略多角形の形状をなしており、
少なくとも基板の環状電極の角部にアールが設けられていることを特徴とする請求項1ないし7のいずれかに記載の電子部品の製造方法。The substrate and the circuit element are each provided with an annular electrode joined via the sealing frame,
Both of the annular electrodes have a substantially polygonal shape having straight portions and corner portions,
Method of manufacturing an electronic component according to any of claims 1 to 7, characterized in that the radius is provided at the corners of at least the substrate of the annular electrode.
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