JP2000231978A - ボンディング用ヒータ - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ヒータの熱変形、破損および酸化劣化を防止
し、長寿命であるとともに、冷却時におけるヒータの加
熱面の温度分布の不均一を低減することができるボンデ
ィング用ヒータを提供する。 【解決手段】 発熱体１２が埋設されたヒータ部１４
と、ヒータ部１４に一体的に結合してヒータ部１４を固
定するホルダー部１５とを備えたセラミック基材２から
なるボンディング用ヒータ１である。ヒータ部１４の加
熱面１７側とホルダー部１５の冷却面１８側の間に、加
熱面１７の面積が小さくなるように溝部１６を形成す
る。
し、長寿命であるとともに、冷却時におけるヒータの加
熱面の温度分布の不均一を低減することができるボンデ
ィング用ヒータを提供する。 【解決手段】 発熱体１２が埋設されたヒータ部１４
と、ヒータ部１４に一体的に結合してヒータ部１４を固
定するホルダー部１５とを備えたセラミック基材２から
なるボンディング用ヒータ１である。ヒータ部１４の加
熱面１７側とホルダー部１５の冷却面１８側の間に、加
熱面１７の面積が小さくなるように溝部１６を形成す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】 本発明は、液晶パネル実装
におけるＣＯＧ，コンピュータや携帯電話におけるＭＣ
Ｍ実装等で用いられるフリップチップボンディング（Ｆ
ＣＢ）に使用されるボンディング用ヒータに関する。
におけるＣＯＧ，コンピュータや携帯電話におけるＭＣ
Ｍ実装等で用いられるフリップチップボンディング（Ｆ
ＣＢ）に使用されるボンディング用ヒータに関する。
【０００２】
【従来の技術】 半導体デバイスの高速・多ピン化に伴
い、狭ピッチ・高精度の半導体実装技術がますます重要
になりつつある。特に、液晶パネル実装におけるＣＯ
Ｇ，コンピュータや携帯電話におけるＭＣＭ実装など
で、すでに実用化されているフリップチップボンディン
グ（ＦＣＢ）は、図７（ａ）に示すように、半導体デバ
イスのＳｉチップ５０と基板６０上の電極６２を接合す
る際、直接半田やＡｕロウ等の接合端子（バンプ）５２
で熱圧着により接合する方法である。このフリップチッ
プボンディング（ＦＣＢ）は、図７（ｂ）（ｃ）に示す
ような従来のリード線５４，５６を介して接合を行うワ
イヤボンディング（ＷＢ）やテープキャリア（ＴＣ）と
比較して、デバイスの更なるコンパクト・小形化および
高速化が可能となるため、今後ワイヤボンディング（Ｗ
Ｂ）にかわりフリップチップボンディング（ＦＣＢ）が
主流になると予想されている。
い、狭ピッチ・高精度の半導体実装技術がますます重要
になりつつある。特に、液晶パネル実装におけるＣＯ
Ｇ，コンピュータや携帯電話におけるＭＣＭ実装など
で、すでに実用化されているフリップチップボンディン
グ（ＦＣＢ）は、図７（ａ）に示すように、半導体デバ
イスのＳｉチップ５０と基板６０上の電極６２を接合す
る際、直接半田やＡｕロウ等の接合端子（バンプ）５２
で熱圧着により接合する方法である。このフリップチッ
プボンディング（ＦＣＢ）は、図７（ｂ）（ｃ）に示す
ような従来のリード線５４，５６を介して接合を行うワ
イヤボンディング（ＷＢ）やテープキャリア（ＴＣ）と
比較して、デバイスの更なるコンパクト・小形化および
高速化が可能となるため、今後ワイヤボンディング（Ｗ
Ｂ）にかわりフリップチップボンディング（ＦＣＢ）が
主流になると予想されている。
【０００３】 このフリップチップボンディング（ＦＣ
Ｂ）に用いる装置の一例を図５に示す。実際にフリップ
チップボンディング（ＦＣＢ）を行う場合、Ｓｉチップ
５０のサイズに対応したツールヘッド２０を選択し、ツ
ールヘッド２０を真空吸着によりヒータ１に固定した
後、Ｓｉチップ５０を真空吸着によりツールヘッド２０
に装着させる。ここで、ヒータ１は、Ｓｉチップ５０を
強制冷却するために、ジャケット３０にネジ止めされて
いる。そして、Ｓｉチップ５０と接合するための電極６
２が配設された基板６０を、基板用基台４０に真空吸着
により固定させる。
Ｂ）に用いる装置の一例を図５に示す。実際にフリップ
チップボンディング（ＦＣＢ）を行う場合、Ｓｉチップ
５０のサイズに対応したツールヘッド２０を選択し、ツ
ールヘッド２０を真空吸着によりヒータ１に固定した
後、Ｓｉチップ５０を真空吸着によりツールヘッド２０
に装着させる。ここで、ヒータ１は、Ｓｉチップ５０を
強制冷却するために、ジャケット３０にネジ止めされて
いる。そして、Ｓｉチップ５０と接合するための電極６
２が配設された基板６０を、基板用基台４０に真空吸着
により固定させる。
【０００４】 次に、ツールヘッド２０を基板用基台４
０の位置決めされた方向に垂直に降下させて、Ｓｉチッ
プ５０上の接合端子５２と基板６０上の電極６２を接触
させた後、所定の荷重（最大５０ｋｇｆ程度）を掛ける
と同時に、Ｓｉチップ５０を所定の温度（４５０〜５０
０℃程度）に急速昇温（５０℃から４５０〜５００℃ま
で５秒程度）させ、一定時間（３〜５秒程度）保持する
ことにより、Ｓｉチップ５０上の接合端子（バンプ）５
２と基板６０上の電極６２を熱圧着する。そして、速や
かにヒータ１の電源を切断し、ジャケット３０で強制冷
却（水冷又は空冷）を行い、ツールヘッド２０に装着さ
れたＳｉチップ５０を急速降温（４５０〜５００℃から
１００℃まで２０秒程度）させることにより、Ｓｉチッ
プ５０上の接合端子（バンプ）５２と基板６０上の電極
６２が接合され、フリップチップボンディング（ＦＣ
Ｂ）は完了する。
０の位置決めされた方向に垂直に降下させて、Ｓｉチッ
プ５０上の接合端子５２と基板６０上の電極６２を接触
させた後、所定の荷重（最大５０ｋｇｆ程度）を掛ける
と同時に、Ｓｉチップ５０を所定の温度（４５０〜５０
０℃程度）に急速昇温（５０℃から４５０〜５００℃ま
で５秒程度）させ、一定時間（３〜５秒程度）保持する
ことにより、Ｓｉチップ５０上の接合端子（バンプ）５
２と基板６０上の電極６２を熱圧着する。そして、速や
かにヒータ１の電源を切断し、ジャケット３０で強制冷
却（水冷又は空冷）を行い、ツールヘッド２０に装着さ
れたＳｉチップ５０を急速降温（４５０〜５００℃から
１００℃まで２０秒程度）させることにより、Ｓｉチッ
プ５０上の接合端子（バンプ）５２と基板６０上の電極
６２が接合され、フリップチップボンディング（ＦＣ
Ｂ）は完了する。
【０００５】 このとき、Ｓｉチップ５０の接合端子
（バンプ）５２の広がりを防止すると同時に、Ｓｉチッ
プ５０に対する熱的なダメージを少なくするため、急速
昇降温（昇温：５秒以下、降温：２０秒以下）すること
が、フリップチップボンディング（ＦＣＢ）を確実に行
う上で必要不可欠である。
（バンプ）５２の広がりを防止すると同時に、Ｓｉチッ
プ５０に対する熱的なダメージを少なくするため、急速
昇降温（昇温：５秒以下、降温：２０秒以下）すること
が、フリップチップボンディング（ＦＣＢ）を確実に行
う上で必要不可欠である。
【０００６】 上記の要件を満たすために、ボンディン
グ用ヒータ１は、熱伝導性、均熱性、放熱性および熱衝
撃性に優れているとともに、酸化劣化がなく長寿命であ
ることが必要がある。このため、ボンディング用ヒータ
の基材として、熱伝導性、均熱性、放熱性および熱衝撃
性の優れた特性を有するＡｌＮが主に用いられている。
グ用ヒータ１は、熱伝導性、均熱性、放熱性および熱衝
撃性に優れているとともに、酸化劣化がなく長寿命であ
ることが必要がある。このため、ボンディング用ヒータ
の基材として、熱伝導性、均熱性、放熱性および熱衝撃
性の優れた特性を有するＡｌＮが主に用いられている。
【０００７】 また、現在用いられているボンディング
用ヒータ７０は、例えば、図６（ｂ）に示すように、Ａ
ｌＮを基材としたヒータ部７２に、強度信頼性に優れた
セラミックス製ホルダー部７４をセラミックボンド７６
等で接着した構造である。しかしながら、上記のような
分離型構造であるヒータの場合、ヒータを固定するため
のジャケットとヒータ界面での接触熱抵抗や熱応力が大
きくなり、急速昇降温によるヒータの熱変形や破損が発
生しやすくなるため、ヒータの寿命が短くなるという問
題があった。
用ヒータ７０は、例えば、図６（ｂ）に示すように、Ａ
ｌＮを基材としたヒータ部７２に、強度信頼性に優れた
セラミックス製ホルダー部７４をセラミックボンド７６
等で接着した構造である。しかしながら、上記のような
分離型構造であるヒータの場合、ヒータを固定するため
のジャケットとヒータ界面での接触熱抵抗や熱応力が大
きくなり、急速昇降温によるヒータの熱変形や破損が発
生しやすくなるため、ヒータの寿命が短くなるという問
題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】 本発明は、このよう
な従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、
その目的とするところは、抗折強度、破壊靱性、熱衝撃
性に優れたセラミック基材（ヒータ部＋ホルダー部）と
発熱体を一体化することにより、ヒータの熱伝導性、均
熱性、放熱性を考慮しつつ、強度信頼性を向上させるこ
とができるため、ヒータの熱変形、破損および酸化劣化
を防止し、長寿命であるとともに、冷却時におけるヒー
タの加熱面の温度分布の不均一を低減することができる
ボンディング用ヒータを提供するものである。
な従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、
その目的とするところは、抗折強度、破壊靱性、熱衝撃
性に優れたセラミック基材（ヒータ部＋ホルダー部）と
発熱体を一体化することにより、ヒータの熱伝導性、均
熱性、放熱性を考慮しつつ、強度信頼性を向上させるこ
とができるため、ヒータの熱変形、破損および酸化劣化
を防止し、長寿命であるとともに、冷却時におけるヒー
タの加熱面の温度分布の不均一を低減することができる
ボンディング用ヒータを提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】 すなわち、本発明によ
れば、発熱体が埋設されたヒータ部と、該ヒータ部に一
体的に結合して該ヒータ部を固定するホルダー部とを備
えたセラミック基材からなるボンディング用ヒータであ
って、該ヒータ部の加熱面側と該ホルダー部の冷却面側
の間に、加熱面の面積が小さくなるように溝部を形成し
たことを特徴とするボンディング用ヒータが提供され
る。
れば、発熱体が埋設されたヒータ部と、該ヒータ部に一
体的に結合して該ヒータ部を固定するホルダー部とを備
えたセラミック基材からなるボンディング用ヒータであ
って、該ヒータ部の加熱面側と該ホルダー部の冷却面側
の間に、加熱面の面積が小さくなるように溝部を形成し
たことを特徴とするボンディング用ヒータが提供され
る。
【００１０】 このとき、本発明では、溝部面積／加熱
面面積が、０．２〜０．５であることが好ましい。
面面積が、０．２〜０．５であることが好ましい。
【００１１】 また、本発明では、セラミック基材の熱
伝導率が、少なくとも３０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが
好ましく、セラミック基材が、単一材料で、窒化珪素、
窒化アルミニウム、炭化珪素のいずれかで形成されてい
ることが好ましい。
伝導率が、少なくとも３０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが
好ましく、セラミック基材が、単一材料で、窒化珪素、
窒化アルミニウム、炭化珪素のいずれかで形成されてい
ることが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】 本発明のボンディング用ヒータ
は、発熱体が埋設されたヒータ部と、ヒータ部に一体的
に結合してヒータ部を固定するホルダー部とを備えたセ
ラミック基材からなるボンディング用ヒータであって、
ヒータ部の加熱面側とホルダー部の冷却面側の間に、加
熱面の面積が小さくなるように溝部を形成したものであ
る。
は、発熱体が埋設されたヒータ部と、ヒータ部に一体的
に結合してヒータ部を固定するホルダー部とを備えたセ
ラミック基材からなるボンディング用ヒータであって、
ヒータ部の加熱面側とホルダー部の冷却面側の間に、加
熱面の面積が小さくなるように溝部を形成したものであ
る。
【００１３】 これにより、本発明のボンディング用ヒ
ータは、従来の分割型ボンディング用ヒータと比較し
て、接触熱抵抗を小さくすることができるため、降温速
度を高速化することができるだけでなく、局所的な温度
分布による応力集中が発生しないため、強度信頼性が高
いだけでなく、剛性もあるため、熱変形しにくく、平面
度も良好である。また、本発明のボンディング用ヒータ
は、ヒータ部の加熱面側とホルダー部の冷却面側の間
に、加熱面の面積が小さくなるように溝部を形成するこ
とにより、ヒータ部の熱容量を大幅に低減することがで
きるため、特に、冷却時におけるヒータの加熱面の温度
分布の不均一を低減することができる。更に、本発明の
ボンディング用ヒータは、セラミック基材（ヒータ部＋
ホルダー部）と発熱体とを一体化することにより、構造
をシンプルにすることができるため、保守管理や生産性
を向上させるだけでなく、製造コストも低減することが
できる。
ータは、従来の分割型ボンディング用ヒータと比較し
て、接触熱抵抗を小さくすることができるため、降温速
度を高速化することができるだけでなく、局所的な温度
分布による応力集中が発生しないため、強度信頼性が高
いだけでなく、剛性もあるため、熱変形しにくく、平面
度も良好である。また、本発明のボンディング用ヒータ
は、ヒータ部の加熱面側とホルダー部の冷却面側の間
に、加熱面の面積が小さくなるように溝部を形成するこ
とにより、ヒータ部の熱容量を大幅に低減することがで
きるため、特に、冷却時におけるヒータの加熱面の温度
分布の不均一を低減することができる。更に、本発明の
ボンディング用ヒータは、セラミック基材（ヒータ部＋
ホルダー部）と発熱体とを一体化することにより、構造
をシンプルにすることができるため、保守管理や生産性
を向上させるだけでなく、製造コストも低減することが
できる。
【００１４】 また、本発明のボンディング用ヒータ
は、図４に示すように、５０℃から４５０〜５００℃ま
での昇温時間が５秒以下であるとともに、４５０〜５０
０℃から１００℃までの降温時間が２０秒以下であるこ
とが重要である。これは、Ｓｉチップの接合端子（バン
プ）の広がりを防止すると同時に、Ｓｉチップに対する
熱的なダメージを少なくすることにより、フリップチッ
プボンディング（ＦＣＢ）を確実に行うためである。
は、図４に示すように、５０℃から４５０〜５００℃ま
での昇温時間が５秒以下であるとともに、４５０〜５０
０℃から１００℃までの降温時間が２０秒以下であるこ
とが重要である。これは、Ｓｉチップの接合端子（バン
プ）の広がりを防止すると同時に、Ｓｉチップに対する
熱的なダメージを少なくすることにより、フリップチッ
プボンディング（ＦＣＢ）を確実に行うためである。
【００１５】 以下、図面に基づき本発明を詳細に説明
する。図１は、本発明のボンディング用ヒータの一例で
あり、（ａ）は正面図、（ｂ）は左側面図、（ｃ）は右
側面図であり、図２は、本発明のボンディング用ヒータ
の発熱体の配置の一例であり、（ａ）は正面透視図、
（ｂ）は側面透視図である。
する。図１は、本発明のボンディング用ヒータの一例で
あり、（ａ）は正面図、（ｂ）は左側面図、（ｃ）は右
側面図であり、図２は、本発明のボンディング用ヒータ
の発熱体の配置の一例であり、（ａ）は正面透視図、
（ｂ）は側面透視図である。
【００１６】 本発明のボンディング用ヒータ１の一例
は、図１〜２に示すように、発熱体１２が埋設されたヒ
ータ部１４と、ヒータ部１４に一体的に結合してヒータ
部１４を固定するホルダー部１５とを備えたセラミック
基材２からなり、ヒータ部１４の加熱面１７側とホルダ
ー部１５の冷却面１８側の間に、加熱面１７の面積が小
さくなるように溝部１６を形成したものである。尚、上
記のボンディング用ヒータ１は、Ｓｉチップ５０（図５
参照）をツールヘッド２０（図５参照）を介して真空吸
着により固定するＳｉチップ真空吸着孔４と、発熱体１
２に給電する端子接合部８と、ボンディング用ヒータ１
の温度を測定する測温用熱電対孔１３と、ツールヘッド
２０（図５参照）を真空吸着により固定するツールヘッ
ド真空吸着孔６と、ジャケット３０（図５参照）にボン
ディング用ヒータ１を固定する固定用ねじ孔１０を備え
ている。
は、図１〜２に示すように、発熱体１２が埋設されたヒ
ータ部１４と、ヒータ部１４に一体的に結合してヒータ
部１４を固定するホルダー部１５とを備えたセラミック
基材２からなり、ヒータ部１４の加熱面１７側とホルダ
ー部１５の冷却面１８側の間に、加熱面１７の面積が小
さくなるように溝部１６を形成したものである。尚、上
記のボンディング用ヒータ１は、Ｓｉチップ５０（図５
参照）をツールヘッド２０（図５参照）を介して真空吸
着により固定するＳｉチップ真空吸着孔４と、発熱体１
２に給電する端子接合部８と、ボンディング用ヒータ１
の温度を測定する測温用熱電対孔１３と、ツールヘッド
２０（図５参照）を真空吸着により固定するツールヘッ
ド真空吸着孔６と、ジャケット３０（図５参照）にボン
ディング用ヒータ１を固定する固定用ねじ孔１０を備え
ている。
【００１７】 このとき、図３に示すように、溝部面積
Ｄ／加熱面面積Ｃは、０．２〜０．５であることが好ま
しい。これは、溝部面積Ｄ／加熱面面積Ｃが０．２未満
である場合、ヒータ部１４の熱容量を十分に低減するこ
とができないため、冷却時におけるヒータの加熱面１７
の温度分布の不均一を十分に低減することができず、一
方、溝部面積Ｄ／加熱面面積Ｃが０．５を超過する場
合、ヒータ部１４の溝部面積（伝熱面積）が十分でない
ため、冷却時におけるヒータの加熱面１７の温度分布の
不均一を低減することができなくなるからである。尚、
溝部１６の形状は、特に限定されないが、図３に示す形
状にすると、製造コストの削減に寄与することができ
る。
Ｄ／加熱面面積Ｃは、０．２〜０．５であることが好ま
しい。これは、溝部面積Ｄ／加熱面面積Ｃが０．２未満
である場合、ヒータ部１４の熱容量を十分に低減するこ
とができないため、冷却時におけるヒータの加熱面１７
の温度分布の不均一を十分に低減することができず、一
方、溝部面積Ｄ／加熱面面積Ｃが０．５を超過する場
合、ヒータ部１４の溝部面積（伝熱面積）が十分でない
ため、冷却時におけるヒータの加熱面１７の温度分布の
不均一を低減することができなくなるからである。尚、
溝部１６の形状は、特に限定されないが、図３に示す形
状にすると、製造コストの削減に寄与することができ
る。
【００１８】 尚、セラミック基材２と一体化された発
熱体１２の配置は、特に限定されないが、図２（ａ）に
示すように最適化されていることが好ましく、また、図
２（ｂ）に示すようにセラミック基材２の加熱面１７か
ら発熱体１２までの距離ａは、１〜３ｍｍ程度にするこ
とが好ましい。これにより、セラミック基材の熱伝導率
が低い場合であっても、ヒータの加熱面における温度分
布を均一にすることができるため、ボンディング用ヒー
タの寿命を延ばすことができる。
熱体１２の配置は、特に限定されないが、図２（ａ）に
示すように最適化されていることが好ましく、また、図
２（ｂ）に示すようにセラミック基材２の加熱面１７か
ら発熱体１２までの距離ａは、１〜３ｍｍ程度にするこ
とが好ましい。これにより、セラミック基材の熱伝導率
が低い場合であっても、ヒータの加熱面における温度分
布を均一にすることができるため、ボンディング用ヒー
タの寿命を延ばすことができる。
【００１９】 また、Ｓｉチップ真空吸着孔４の端部
は、熱応力による破損（クラック）を回避するため、十
分に面取りされていることが好ましい。
は、熱応力による破損（クラック）を回避するため、十
分に面取りされていることが好ましい。
【００２０】 更に、セラミック基材２に配設された端
子接合部８の形状は、特に限定されないが、例えば、図
１（ｂ）に示すような形状にすると、ロウ付け時におけ
る端子との接合面積を広くすることができ、接合強度を
向上させることができる。
子接合部８の形状は、特に限定されないが、例えば、図
１（ｂ）に示すような形状にすると、ロウ付け時におけ
る端子との接合面積を広くすることができ、接合強度を
向上させることができる。
【００２１】 尚、本発明に用いるセラミック基材２
は、熱伝導率が少なくとも３０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であると
ともに、抗折強度が３００ＭＰａ以上、破壊靱性が２Ｍ
Ｐａ・ｍ1/2以上、熱衝撃性がΔＴ５００℃以上である
ことが好ましい。このため、セラミック基材２は、単一
材料で、窒化珪素、窒化アルミニウム、炭化珪素のいず
れかで形成されていることが好ましく、特に、ジャケッ
ト３０（図５参照）で強制冷却を行う場合、より抗折強
度、破壊靭性及び熱衝撃性に優れた窒化珪素で形成され
ていることが好ましい。
は、熱伝導率が少なくとも３０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であると
ともに、抗折強度が３００ＭＰａ以上、破壊靱性が２Ｍ
Ｐａ・ｍ1/2以上、熱衝撃性がΔＴ５００℃以上である
ことが好ましい。このため、セラミック基材２は、単一
材料で、窒化珪素、窒化アルミニウム、炭化珪素のいず
れかで形成されていることが好ましく、特に、ジャケッ
ト３０（図５参照）で強制冷却を行う場合、より抗折強
度、破壊靭性及び熱衝撃性に優れた窒化珪素で形成され
ていることが好ましい。
【００２２】
【実施例】 本発明を実施例に基づいて、更に詳細に説
明するが、本発明はこれらの実施例に限られるものでは
ない。 （実施例１〜４、比較例１〜３）窒化珪素造粒顆粒を金
型プレス（成形圧：２００ｋｇ／ｃｍ2）で成形を行
い、プレス成形体Ａを作製する。
明するが、本発明はこれらの実施例に限られるものでは
ない。 （実施例１〜４、比較例１〜３）窒化珪素造粒顆粒を金
型プレス（成形圧：２００ｋｇ／ｃｍ2）で成形を行
い、プレス成形体Ａを作製する。
【００２３】 ９９ｗｔ％のタングステン粉末（平均粒
径：１．１μｍ）にバインダーとしてポリビニルブチラ
ールを加え、ブチルカルビト−ルで粘調したペーストを
調製した。このペーストを用い、プレス成形体Ａの上面
に図２（ａ）に示す形状になるようにスクリーン印刷を
施した。
径：１．１μｍ）にバインダーとしてポリビニルブチラ
ールを加え、ブチルカルビト−ルで粘調したペーストを
調製した。このペーストを用い、プレス成形体Ａの上面
に図２（ａ）に示す形状になるようにスクリーン印刷を
施した。
【００２４】 スクリーン印刷されたプレス成形体Ａの
上に窒化珪素造粒顆粒を金型内で積層させた後、金型プ
レス（成形圧：２００ｋｇ／ｃｍ2）で成形を行い、プ
レス成形体Ｂを作製した。上記プレス成形体Ｂを７ｔの
加圧でコールドアイソスタティックプレス（ＣＩＰ）に
よる成形と白加工することにより、プレス成形体Ｃを作
製した。
上に窒化珪素造粒顆粒を金型内で積層させた後、金型プ
レス（成形圧：２００ｋｇ／ｃｍ2）で成形を行い、プ
レス成形体Ｂを作製した。上記プレス成形体Ｂを７ｔの
加圧でコールドアイソスタティックプレス（ＣＩＰ）に
よる成形と白加工することにより、プレス成形体Ｃを作
製した。
【００２５】 上記プレス成形体Ｃをバインダー等の樹
脂抜くために、窒素ガス雰囲気下、５００℃×２ｈｒで
仮焼した後、更に窒素ガス雰囲気下、１８７０℃×３ｈ
ｒで焼成を行うことにより、発熱体が埋設され、ヒータ
部とホルダー部が一体となったセラミック基材を作製し
た。
脂抜くために、窒素ガス雰囲気下、５００℃×２ｈｒで
仮焼した後、更に窒素ガス雰囲気下、１８７０℃×３ｈ
ｒで焼成を行うことにより、発熱体が埋設され、ヒータ
部とホルダー部が一体となったセラミック基材を作製し
た。
【００２６】 得られたセラミック基材を溝部面積／加
熱面面積が、表１の条件になるように、マシニングセン
ターで研削加工及び平面研磨機にて研磨することによ
り、図１に示す一体型ボンディング用ヒータをそれぞれ
作製した（実施例１〜４、比較例１〜３）。尚、上記ヒ
ータの端子接合部は、Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ系合金（融点：
８５０℃）であるロウ材を用いて端子（端子材料：ｋｏ
ｖａｒ）をろう付けした。
熱面面積が、表１の条件になるように、マシニングセン
ターで研削加工及び平面研磨機にて研磨することによ
り、図１に示す一体型ボンディング用ヒータをそれぞれ
作製した（実施例１〜４、比較例１〜３）。尚、上記ヒ
ータの端子接合部は、Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ系合金（融点：
８５０℃）であるロウ材を用いて端子（端子材料：ｋｏ
ｖａｒ）をろう付けした。
【００２７】 次に、それぞれ得られたボンディング用
ヒータ（実施例１〜４、比較例１〜３）を、５００℃に
急速昇温（５０℃から５００℃まで５秒以下）し、５０
０℃で一定時間（３〜５秒程度）保持した後、急速降温
（５００℃から１００℃まで２０秒以下）させたときに
おける冷却時のヒータの加熱面（□２０ｍｍ）の各測定
点における温度差（ＴMAX−ＴMIN）の最大値を測定し、
その結果を表１に示す。
ヒータ（実施例１〜４、比較例１〜３）を、５００℃に
急速昇温（５０℃から５００℃まで５秒以下）し、５０
０℃で一定時間（３〜５秒程度）保持した後、急速降温
（５００℃から１００℃まで２０秒以下）させたときに
おける冷却時のヒータの加熱面（□２０ｍｍ）の各測定
点における温度差（ＴMAX−ＴMIN）の最大値を測定し、
その結果を表１に示す。
【００２８】
【表１】
【００２９】（考察：実施例１〜４、比較例１〜３）表
１の結果から、比較例２は、ヒータ部の加熱面側とホル
ダー部の冷却面側の間に、加熱面の面積が小さくなるよ
うに溝部を形成することにより、比較例１（溝部なしの
場合）と比較して、冷却時のヒータの加熱面（□２０ｍ
ｍ）の各測定点における温度差（ＴMAX−ＴMIN）を１／
２に低減することができた。また、実施例１〜４は、比
較例１（溝部なしの場合）と比較して、溝部面積／加熱
面面積を０．２〜０．５にすることにより、ヒータの加
熱面（□２０ｍｍ）の各測定点における温度差（ＴMAX
−ＴMIN）を１／１０以下に低減することができるた
め、ヒータの加熱面の温度分布をより均一にすることが
できた。一方、比較例３は、溝部面積／加熱面面積が
０．５を超過した場合、ヒータ部の溝部面積（伝熱面
積）が十分でないため、冷却時におけるヒータの加熱面
の温度分布の不均一を低減することができなかった。
１の結果から、比較例２は、ヒータ部の加熱面側とホル
ダー部の冷却面側の間に、加熱面の面積が小さくなるよ
うに溝部を形成することにより、比較例１（溝部なしの
場合）と比較して、冷却時のヒータの加熱面（□２０ｍ
ｍ）の各測定点における温度差（ＴMAX−ＴMIN）を１／
２に低減することができた。また、実施例１〜４は、比
較例１（溝部なしの場合）と比較して、溝部面積／加熱
面面積を０．２〜０．５にすることにより、ヒータの加
熱面（□２０ｍｍ）の各測定点における温度差（ＴMAX
−ＴMIN）を１／１０以下に低減することができるた
め、ヒータの加熱面の温度分布をより均一にすることが
できた。一方、比較例３は、溝部面積／加熱面面積が
０．５を超過した場合、ヒータ部の溝部面積（伝熱面
積）が十分でないため、冷却時におけるヒータの加熱面
の温度分布の不均一を低減することができなかった。
【００３０】（比較例４〜５）図６（ｂ）に示す形状を
有する窒化アルミニウムを基材としたヒータ部７２に窒
化珪素製のホルダー部７４をセラミックボンド７６で接
着した分割型ボンディング用ヒータ（比較例４）と、窒
化珪素を基材としたヒータ部７２に窒化珪素製のホルダ
ー部７４をセラミックボンド７６で接着した分割型ボン
ディング用ヒータ（比較例５）を用意した。
有する窒化アルミニウムを基材としたヒータ部７２に窒
化珪素製のホルダー部７４をセラミックボンド７６で接
着した分割型ボンディング用ヒータ（比較例４）と、窒
化珪素を基材としたヒータ部７２に窒化珪素製のホルダ
ー部７４をセラミックボンド７６で接着した分割型ボン
ディング用ヒータ（比較例５）を用意した。
【００３１】 次に、それぞれ得られたボンディング用
ヒータ（実施例１、比較例４〜５）を、図５に示すフリ
ップチップボンディング（ＦＣＢ）に用いる装置に適用
し、Ｓｉチップを５００℃に急速昇温（５０℃から５０
０℃まで５秒以下）し、５００℃で一定時間（３〜５秒
程度）保持した後、Ｓｉチップを急速降温（５００℃か
ら１００℃まで２０秒以下）させる工程を１サイクルと
して、これをヒータ寿命まで繰り返し行うことにより、
ボンディング用ヒータの加熱冷却試験及び熱サイクル耐
久試験を行い、その結果を表２に示す。また、実施例１
における発熱体の抵抗値の経時変化を測定し、その結果
を表３に示す。
ヒータ（実施例１、比較例４〜５）を、図５に示すフリ
ップチップボンディング（ＦＣＢ）に用いる装置に適用
し、Ｓｉチップを５００℃に急速昇温（５０℃から５０
０℃まで５秒以下）し、５００℃で一定時間（３〜５秒
程度）保持した後、Ｓｉチップを急速降温（５００℃か
ら１００℃まで２０秒以下）させる工程を１サイクルと
して、これをヒータ寿命まで繰り返し行うことにより、
ボンディング用ヒータの加熱冷却試験及び熱サイクル耐
久試験を行い、その結果を表２に示す。また、実施例１
における発熱体の抵抗値の経時変化を測定し、その結果
を表３に示す。
【００３２】
【表２】
【００３３】
【表３】
【００３４】（考察：実施例１、比較例４〜５）表２の
結果から、比較例４〜５は、急速昇降温時（昇温［５０
℃→５００℃］：５秒以下、降温［５００℃→１００
℃］：２０秒以下）の条件を、昇温時にはクリアしてい
るが、降温時ではクリアされていないことが判明した。
また、熱サイクル耐久性は、比較例４で１０サイクル以
下、比較例５であっても、２万サイクル程度にすぎない
ことが判明した。一方、実施例１は、表２の結果から、
急速昇降温時（昇温［５０℃→５００℃］：５秒以下、
降温［５００℃→１００℃］：２０秒以下）の条件をク
リアする。また、実施例１は、表３に示すように、昇降
温速度および発熱体の抵抗値の経時変化もほとんどない
ため、ボンディング用ヒータの性能を長期間維持するこ
とができた。
結果から、比較例４〜５は、急速昇降温時（昇温［５０
℃→５００℃］：５秒以下、降温［５００℃→１００
℃］：２０秒以下）の条件を、昇温時にはクリアしてい
るが、降温時ではクリアされていないことが判明した。
また、熱サイクル耐久性は、比較例４で１０サイクル以
下、比較例５であっても、２万サイクル程度にすぎない
ことが判明した。一方、実施例１は、表２の結果から、
急速昇降温時（昇温［５０℃→５００℃］：５秒以下、
降温［５００℃→１００℃］：２０秒以下）の条件をク
リアする。また、実施例１は、表３に示すように、昇降
温速度および発熱体の抵抗値の経時変化もほとんどない
ため、ボンディング用ヒータの性能を長期間維持するこ
とができた。
【００３５】
【発明の効果】 以上の説明から明らかなように、本発
明のボンディング用ヒータは、抗折強度、破壊靱性、熱
衝撃性に優れたセラミック基材（ヒータ部＋ホルダー
部）と発熱体を一体化することにより、ヒータの熱伝導
性、均熱性、放熱性を考慮しつつ、強度信頼性を向上さ
せることができるため、ヒータの熱変形、破損および酸
化劣化を防止し、長寿命であるとともに、冷却時におけ
るヒータの加熱面の温度分布の不均一を低減することが
できる。
明のボンディング用ヒータは、抗折強度、破壊靱性、熱
衝撃性に優れたセラミック基材（ヒータ部＋ホルダー
部）と発熱体を一体化することにより、ヒータの熱伝導
性、均熱性、放熱性を考慮しつつ、強度信頼性を向上さ
せることができるため、ヒータの熱変形、破損および酸
化劣化を防止し、長寿命であるとともに、冷却時におけ
るヒータの加熱面の温度分布の不均一を低減することが
できる。
【図１】 本発明のボンディング用ヒータの一例であ
り、（ａ）は正面図、（ｂ）は左側面図、（ｃ）は右側
面図である。
り、（ａ）は正面図、（ｂ）は左側面図、（ｃ）は右側
面図である。
【図２】 本発明のボンディング用ヒータの発熱体の配
置の一例であり、（ａ）は正面透視図、（ｂ）は側面透
視図である。
置の一例であり、（ａ）は正面透視図、（ｂ）は側面透
視図である。
【図３】 本発明のボンディング用ヒータにおける溝部
面積と加熱面面積について説明したものであり、（ａ）
は側面説明図、（ｂ）は背面説明図、（c）は（ａ）の
Ａ−Ａ断面図である。
面積と加熱面面積について説明したものであり、（ａ）
は側面説明図、（ｂ）は背面説明図、（c）は（ａ）の
Ａ−Ａ断面図である。
【図４】 ボンディング用ヒータの高速昇降温状態を示
したグラフである。
したグラフである。
【図５】 フリップチップボンディング（ＦＣＢ）に用
いる装置の一例を示した概略説明図である。
いる装置の一例を示した概略説明図である。
【図６】 ボンディング用ヒータの構造を示したもので
あり、（ａ）は一体型、（ｂ）は分離型である。
あり、（ａ）は一体型、（ｂ）は分離型である。
【図７】 半導体実装技術の主要な方法を示したもので
あり、（ａ）はフリップチップボンディング（ＦＣ
Ｂ）、（ｂ）はワイヤボンディング（ＷＢ）、（ｃ）は
テープキャリア（ＴＣ）である。
あり、（ａ）はフリップチップボンディング（ＦＣ
Ｂ）、（ｂ）はワイヤボンディング（ＷＢ）、（ｃ）は
テープキャリア（ＴＣ）である。
１…ボンディング用ヒータ、２…セラミック基材（ヒー
タ部＋ホルダー部）、４…Ｓｉチップ真空吸着孔、６…
ツールヘッド真空吸着孔、８…端子接合部、１０…固定
用ねじ孔、１１…固定用ねじ、１２…発熱体、１３…測
温用熱電対孔、１４…ヒータ部、１５…ホルダー部、１
６…溝部、１７…加熱面、１８…冷却面、２０…ツール
ヘッド、３０…ジャケット、４０…基板用基台、５０…
Ｓｉチップ、５２…接合端子、５４…リード線（接続細
線）、５６…リード線（接続テープ）、６０…基板、６
２…電極、７０…ボンディング用ヒータ、７２…ヒータ
部、７４…セラミック製ホルダー部、７６…セラミック
ボンド。
タ部＋ホルダー部）、４…Ｓｉチップ真空吸着孔、６…
ツールヘッド真空吸着孔、８…端子接合部、１０…固定
用ねじ孔、１１…固定用ねじ、１２…発熱体、１３…測
温用熱電対孔、１４…ヒータ部、１５…ホルダー部、１
６…溝部、１７…加熱面、１８…冷却面、２０…ツール
ヘッド、３０…ジャケット、４０…基板用基台、５０…
Ｓｉチップ、５２…接合端子、５４…リード線（接続細
線）、５６…リード線（接続テープ）、６０…基板、６
２…電極、７０…ボンディング用ヒータ、７２…ヒータ
部、７４…セラミック製ホルダー部、７６…セラミック
ボンド。
フロントページの続き Ｆターム(参考） 3K034 AA02 AA08 AA10 AA22 AA34 BB04 BB06 BB14 BC12 BC29 CA02 CA03 CA11 CA26 CA32 HA01 HA10 3K092 PP09 QA05 QB02 QB17 QB45 QB71 QB76 QC05 QC06 QC07 QC25 QC42 QC52 RF03 RF11 RF17 RF22 UB04 VV09 VV22 VV26 VV31 VV34
Claims (4)
- 【請求項１】 発熱体が埋設されたヒータ部と、該ヒー
タ部に一体的に結合して該ヒータ部を固定するホルダー
部とを備えたセラミック基材からなるボンディング用ヒ
ータであって、 該ヒータ部の加熱面側と該ホルダー部の冷却面側の間
に、加熱面の面積が小さくなるように溝部を形成したこ
とを特徴とするボンディング用ヒータ。 - 【請求項２】 溝部面積／加熱面面積が、０．２〜０．
５である請求項１に記載のボンディング用ヒータ。 - 【請求項３】 セラミック基材の熱伝導率が、少なくと
も３０Ｗ／ｍ・Ｋ以上である請求項１又は２に記載のボ
ンディング用ヒータ。 - 【請求項４】 セラミック基材が、単一材料で、窒化珪
素、窒化アルミニウム、炭化珪素のいずれかで形成され
ている請求項１〜３のいずれか１項に記載のボンディン
グ用ヒータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11032670A JP2000231978A (ja) | 1999-02-10 | 1999-02-10 | ボンディング用ヒータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11032670A JP2000231978A (ja) | 1999-02-10 | 1999-02-10 | ボンディング用ヒータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000231978A true JP2000231978A (ja) | 2000-08-22 |
Family
ID=12365319
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11032670A Withdrawn JP2000231978A (ja) | 1999-02-10 | 1999-02-10 | ボンディング用ヒータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000231978A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002050657A (ja) * | 2000-08-02 | 2002-02-15 | Ngk Insulators Ltd | セラミックヒータ |
-
1999
- 1999-02-10 JP JP11032670A patent/JP2000231978A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002050657A (ja) * | 2000-08-02 | 2002-02-15 | Ngk Insulators Ltd | セラミックヒータ |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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