JP2000231979A - ボンディング用ヒータ - Google Patents
ボンディング用ヒータInfo
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- JP2000231979A JP2000231979A JP11032671A JP3267199A JP2000231979A JP 2000231979 A JP2000231979 A JP 2000231979A JP 11032671 A JP11032671 A JP 11032671A JP 3267199 A JP3267199 A JP 3267199A JP 2000231979 A JP2000231979 A JP 2000231979A
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- bonding
- heating element
- ceramic base
- heating
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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、他部材にヒータ部１４を結合させるホルダー部１５
を有するセラミック基材２からなるボンディング用ヒー
タ１である。セラミック基材２と発熱体１２とを一体焼
結することにより、セラミック基材２と発熱体１２とを
一体化するとともに、ヒータ部１４に発熱体１２を少な
くとも２層以上埋設する。
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、他部材にヒータ部１４を結合させるホルダー部１５
を有するセラミック基材２からなるボンディング用ヒー
タ１である。セラミック基材２と発熱体１２とを一体焼
結することにより、セラミック基材２と発熱体１２とを
一体化するとともに、ヒータ部１４に発熱体１２を少な
くとも２層以上埋設する。
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、他部材に該ヒー
タ部を結合させるホルダー部を有するセラミック基材か
らなるボンディング用ヒータであって、セラミック基材
と発熱体とを一体焼結することにより、セラミック基材
と発熱体とを一体化するとともに、ヒータ部に発熱体を
少なくとも２層以上埋設する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、他部材に該ヒー
タ部を結合させるホルダー部を有するセラミック基材か
らなるボンディング用ヒータであって、セラミック基材
と発熱体とを一体焼結することにより、セラミック基材
と発熱体とを一体化するとともに、ヒータ部に発熱体を
少なくとも２層以上埋設する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、セラミック基材
の加熱面から発熱体の距離が、１〜３ｍｍであることが
好ましく、ヒータ部に埋設された発熱体同士の間隔が、
０．５ｍｍ以上であることが好ましい。
の加熱面から発熱体の距離が、１〜３ｍｍであることが
好ましく、ヒータ部に埋設された発熱体同士の間隔が、
０．５ｍｍ以上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】 更に、本発明のボンディング用ヒータ
は、５０℃から４５０〜５００℃までの昇温時間が５秒
以下であるとともに、４５０〜５００℃から１００℃ま
での降温時間が２０秒以下であることが好ましい。
は、５０℃から４５０〜５００℃までの昇温時間が５秒
以下であるとともに、４５０〜５００℃から１００℃ま
での降温時間が２０秒以下であることが好ましい。
【００１３】
【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、他部材にヒータ部
を結合させるホルダー部を有する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、セラミック基材と発
熱体とを一体焼結することにより、セラミック基材と発
熱体とを一体化するとともに、ヒータ部に発熱体を少な
くとも２層以上埋設したものである。
は、発熱体が埋設されたヒータ部と、他部材にヒータ部
を結合させるホルダー部を有する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、セラミック基材と発
熱体とを一体焼結することにより、セラミック基材と発
熱体とを一体化するとともに、ヒータ部に発熱体を少な
くとも２層以上埋設したものである。
【００１４】 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、ヒータ部に発熱体を少なくとも２層以上埋設するこ
とにより、ヒータであるセラミック基材の加熱面と冷却
面との温度勾配を小さく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、ヒータ部に発熱体を少なくとも２層以上埋設するこ
とにより、ヒータであるセラミック基材の加熱面と冷却
面との温度勾配を小さく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。
【００１５】 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。
【００１６】 以下、図面に基づき本発明を詳細に説明
する。図１〜２は、本発明のボンディング用ヒータの例
であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は左側面図、（ｃ）は
右側面図であり、図３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）は図１の側面透視図であり、（ｃ）は図２の側面
透視図である。
する。図１〜２は、本発明のボンディング用ヒータの例
であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は左側面図、（ｃ）は
右側面図であり、図３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）は図１の側面透視図であり、（ｃ）は図２の側面
透視図である。
【００１７】 本発明のボンディング用ヒータの一例
は、図１に示すように、発熱体１２が埋設されたヒータ
部１４と、他部材にヒータ部１４を結合させるホルダー
部１５を有するセラミック基材２からなり、セラミック
基材２と発熱体１２とを一体焼結することにより、セラ
ミック基材２と発熱体１２とを一体化するとともに、ヒ
ータ部１４に発熱体１２ａ，１２ｂを２層埋設したもの
である。これにより、加熱面１７直下の発熱体１２ａと
冷却面１８との間に、温度緩衝用の発熱体１２ｂが配設
されているため、冷却時における加熱面１７から冷却面
１８の温度勾配を緩慢にすることができるため、冷却時
における加熱面１７の温度分布の不均一を低減すること
ができる。
は、図１に示すように、発熱体１２が埋設されたヒータ
部１４と、他部材にヒータ部１４を結合させるホルダー
部１５を有するセラミック基材２からなり、セラミック
基材２と発熱体１２とを一体焼結することにより、セラ
ミック基材２と発熱体１２とを一体化するとともに、ヒ
ータ部１４に発熱体１２ａ，１２ｂを２層埋設したもの
である。これにより、加熱面１７直下の発熱体１２ａと
冷却面１８との間に、温度緩衝用の発熱体１２ｂが配設
されているため、冷却時における加熱面１７から冷却面
１８の温度勾配を緩慢にすることができるため、冷却時
における加熱面１７の温度分布の不均一を低減すること
ができる。
【００１８】 また、本発明のボンディング用ヒータの
他の例は、図２に示すように、セラミック基材２と発熱
体１２とを一体焼結することにより、セラミック基材２
と発熱体１２とを一体化するとともに、ヒータ部１４に
発熱体１２ａ，１２ｂ，１２ｃを３層埋設したものであ
る。これにより、加熱面１７直下の発熱体１２ａと冷却
面１８との間に、温度緩衝用の発熱体１２ｂ，１２ｃが
それぞれ配設されているため、冷却時における加熱面１
７から冷却面１８の温度勾配をより緩慢にすることがで
きるため、冷却時における加熱面１７の温度分布の不均
一をより低減することができる。
他の例は、図２に示すように、セラミック基材２と発熱
体１２とを一体焼結することにより、セラミック基材２
と発熱体１２とを一体化するとともに、ヒータ部１４に
発熱体１２ａ，１２ｂ，１２ｃを３層埋設したものであ
る。これにより、加熱面１７直下の発熱体１２ａと冷却
面１８との間に、温度緩衝用の発熱体１２ｂ，１２ｃが
それぞれ配設されているため、冷却時における加熱面１
７から冷却面１８の温度勾配をより緩慢にすることがで
きるため、冷却時における加熱面１７の温度分布の不均
一をより低減することができる。
【００１９】 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１２に給電する端子接合部８，９
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。
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１２に給電する端子接合部８，９
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。
【００２０】 このとき、セラミック基材２の加熱面１
７から発熱体１２の距離ａは、図３（ｂ）（ｃ）に示す
ように、１〜３ｍｍ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。また、ヒータ部１４に埋設された発熱体１２同
士の間隔ｂ，ｃは、０．５ｍｍ以上にすることが好まし
い。これは、発熱体１２同士の間隔が、０．５ｍｍ未満
である場合、発熱体１２同士が影響を与えてしまい、ヒ
ータ部１４に適切な温度勾配を与えることができなくな
るからである。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３（ａ）に
示すように最適化されていることが好ましい。
７から発熱体１２の距離ａは、図３（ｂ）（ｃ）に示す
ように、１〜３ｍｍ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。また、ヒータ部１４に埋設された発熱体１２同
士の間隔ｂ，ｃは、０．５ｍｍ以上にすることが好まし
い。これは、発熱体１２同士の間隔が、０．５ｍｍ未満
である場合、発熱体１２同士が影響を与えてしまい、ヒ
ータ部１４に適切な温度勾配を与えることができなくな
るからである。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３（ａ）に
示すように最適化されていることが好ましい。
【００２１】 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。
【００２２】 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。
【００２３】 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。
【００２４】
【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１〜２、比較例１）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１〜２、比較例１）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。
【００２５】 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３（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３（ａ）に示す形状になるようにスクリーン印刷を
施した。
【００２６】 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Ｂ１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Ｂ１を作製した。
【００２７】 また、セラミック基材に発熱体を２層埋
設する場合（実施例１）は、プレス成形体Ｂ１の上面に
図３（ａ）に示す形状になるようにスクリーン印刷を施
した後、スクリーン印刷されたプレス成形体Ｂ１の上に
窒化珪素造粒顆粒を金型内で積層させ、金型プレス（成
形圧：２００ｋｇ／ｃｍ2）で成形を行い、プレス成形
体Ｂ２を作製した。
設する場合（実施例１）は、プレス成形体Ｂ１の上面に
図３（ａ）に示す形状になるようにスクリーン印刷を施
した後、スクリーン印刷されたプレス成形体Ｂ１の上に
窒化珪素造粒顆粒を金型内で積層させ、金型プレス（成
形圧：２００ｋｇ／ｃｍ2）で成形を行い、プレス成形
体Ｂ２を作製した。
【００２８】 更に、セラミック基材に発熱体を３層埋
設する場合（実施例２）は、プレス成形体Ｂ２の上面に
図３（ａ）に示す形状になるようにスクリーン印刷を施
した後、スクリーン印刷されたプレス成形体Ｂ２の上に
窒化珪素造粒顆粒を金型内で積層させ、金型プレス（成
形圧：２００ｋｇ／ｃｍ2）で成形を行い、プレス成形
体Ｂ３を作製した。
設する場合（実施例２）は、プレス成形体Ｂ２の上面に
図３（ａ）に示す形状になるようにスクリーン印刷を施
した後、スクリーン印刷されたプレス成形体Ｂ２の上に
窒化珪素造粒顆粒を金型内で積層させ、金型プレス（成
形圧：２００ｋｇ／ｃｍ2）で成形を行い、プレス成形
体Ｂ３を作製した。
【００２９】 上記プレス成形体Ｂ１〜Ｂ３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をそれ
ぞれ作製した。
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をそれ
ぞれ作製した。
【００３０】 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それぞ
れ作製した。
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それぞ
れ作製した。
【００３１】 得られたセラミック基材を、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に示す形状の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１〜２、比較例１）。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：
ｋｏｖａｒ）をろう付けした。
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に示す形状の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１〜２、比較例１）。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：
ｋｏｖａｒ）をろう付けした。
【００３２】 次に、それぞれ得られたボンディング用
ヒータ（実施例１〜２、比較例１）を、５００℃に急速
昇温（５０℃から５００℃まで５秒以下）し、５００℃
で一定時間（３〜５秒程度）保持した後、急速降温（５
００℃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１〜２、比較例１）を、５００℃に急速
昇温（５０℃から５００℃まで５秒以下）し、５００℃
で一定時間（３〜５秒程度）保持した後、急速降温（５
００℃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。
【００３３】
【表１】
【００３４】（考察：実施例１〜２、比較例１）表１の
結果から、実施例１〜２は、ヒータ部に発熱体を少なく
とも２層以上埋設することにより、比較例１（発熱体が
１層の場合）と比較して、ヒータであるセラミック基材
の加熱面と冷却面との温度勾配を小さくすることができ
るため、冷却時におけるヒータの加熱面の温度分布の不
均一を大幅に低減することができた。
結果から、実施例１〜２は、ヒータ部に発熱体を少なく
とも２層以上埋設することにより、比較例１（発熱体が
１層の場合）と比較して、ヒータであるセラミック基材
の加熱面と冷却面との温度勾配を小さくすることができ
るため、冷却時におけるヒータの加熱面の温度分布の不
均一を大幅に低減することができた。
【００３５】（比較例２〜３）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２）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３）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２）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３）を用意した。
【００３６】 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２〜３）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２〜３）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。
【００３７】
【表２】
【００３８】
【表３】
【００３９】（考察：実施例１、比較例２〜３）表２の
結果から、比較例２〜３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２で１０サイクル以
下、比較例３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２〜３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２で１０サイクル以
下、比較例３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。
【００４０】
【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他の例であ
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３】 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）は図１の
側面透視図であり、（ｃ）は図２の側面透視図である。
置の一例であり、（ａ）は正面透視図、（ｂ）は図１の
側面透視図であり、（ｃ）は図２の側面透視図である。
【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、８，９…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、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、８，９…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、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 AA06 AA08 AA10 AA22 AA34 BB06 BB14 BC01 BC04 BC17 BC22 BC23 BC29 HA01 HA10 JA02 3K092 PP09 QA05 QB02 QB17 QB18 QB45 QB71 QB74 QB76 QC02 QC05 QC07 QC16 QC52 RF03 RF11 RF17 RF27 UB04 VV09 VV16 VV22 VV26 VV31 VV34
Claims (6)
- 【請求項１】 発熱体が埋設されたヒータ部と、他部材
に該ヒータ部を結合させるホルダー部を有するセラミッ
ク基材からなるボンディング用ヒータであって、セラミ
ック基材と発熱体とを一体焼結することにより、セラミ
ック基材と発熱体とを一体化するとともに、該ヒータ部
に発熱体を少なくとも２層以上埋設することを特徴とす
るボンディング用ヒータ。 - 【請求項２】 セラミック基材の加熱面から発熱体の距
離が、１〜３ｍｍ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】 ヒータ部に埋設された発熱体同士の間隔
が、０．５ｍｍ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】 セラミック基材の熱伝導率が、少なくと
も３０Ｗ／ｍ・Ｋ以上である請求項１〜３のいずれか１
項に記載のボンディング用ヒータ。 - 【請求項５】 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１〜４のいずれか１項に記載のボンディン
グ用ヒータ。 - 【請求項６】 ５０℃から４５０〜５００℃までの昇温
時間が５秒以下であるとともに、４５０〜５００℃から
１００℃までの降温時間が２０秒以下である請求項１〜
５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 |
|---|---|---|---|
| JP11032671A JP2000231979A (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 |
|---|---|---|---|
| JP11032671A JP2000231979A (ja) | 1999-02-10 | 1999-02-10 | ボンディング用ヒータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000231979A true JP2000231979A (ja) | 2000-08-22 |
Family
ID=12365348
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11032671A Withdrawn JP2000231979A (ja) | 1999-02-10 | 1999-02-10 | ボンディング用ヒータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000231979A (ja) |
-
1999
- 1999-02-10 JP JP11032671A patent/JP2000231979A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060509 |