JP6749054B2

JP6749054B2 - ヒータ

Info

Publication number: JP6749054B2
Application number: JP2016167529A
Authority: JP
Inventors: 井上　将吾; 将吾井上
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2016-08-30
Filing date: 2016-08-30
Publication date: 2020-09-02
Anticipated expiration: 2036-08-30
Also published as: JP2018037180A

Description

本発明は、例えば、フリップチップボンディングに使用されるヒータに関するものである。

フリップチップボンディングに用いられるヒータとして、例えば、特許文献１に記載のボンディング用ヒータが知られている。特許文献１に記載のボンディング用ヒータは、セラミック基板と、セラミック基板中に設けられた発熱抵抗体とを備えている。セラミック基板には、一方の主面と他方の主面に開口するねじ孔が設けられており、外部の部材に取り付けることが可能になっている。

特開２０００−１９５９０６号公報

ここで、上記のヒータにおいては、セラミック基板の主面における均熱性を向上させることが困難であった。具体的には、セラミック基板のうちねじ孔からの排熱が大きいことによって、セラミック基板の主面のうちねじ孔の近傍の領域において他の領域よりも温度が低くなってしまうおそれがあった。

そこで、例えば、ねじ孔の近傍の領域において発熱抵抗体の線幅を小さくすることによって、発熱抵抗体の発熱量を部分的に大きくすることが考えられる。しかしながら、ヒータを例えば急速昇温させて用いるような場合には、ねじ孔からの排熱量よりも発熱抵抗体のうち線幅が小さくなっている部分における発熱量の方が大きく上回ってしまい、線幅が小さくなっている部分において一時的に局所的な発熱が生じるおそれがあった。そのため、ヒータを急速昇温させて用いる場合に、線幅が小さくなっている部分の近傍において熱応力が発生してしまうおそれがあった。その結果、ヒータの長期信頼性を向上させることが困難であった。

本発明は、上記の問題点に鑑みて案出されたものであり、ヒータの長期信頼性を向上させることを目的とする。

ヒータは、一方の主面と他方の主面に開口する、一対のねじ孔を有するセラミック基板と、該セラミック基板の内部に設けられており前記一方の主面に対向する仮想面上に引き回されたパターン状の発熱抵抗体とを備えており、該発熱抵抗体は、前記一対のねじ孔の間に位置する領域において前記一対のねじ孔の配列方向に対して交差する方向に伸びる複数の第１部分および該複数の第１部分を連結する第２部分を有するとともに、前記第１部分のうち前記一対のねじ孔のそれぞれに隣接する隣接部が細くなっているとともに、前記一対のねじ孔に近づくように曲がっている。

上記のヒータによれば、発熱抵抗体のうちねじ孔に隣接する隣接部が細くなっているとともに、この隣接部がねじ孔に近づくように曲がっていることによって、隣接部で生じた熱を速やかにねじ孔から排熱することができる。その結果、ヒータを急速昇温させて用い
る場合に、隣接部の近傍において熱応力が発生してしまうおそれを低減できる。その結果、ヒータの長期信頼性を向上させることができる。

ヒータのうち発熱抵抗体とねじ孔との関係を示す模式図である。別のヒータのうち発熱抵抗体とねじ孔との関係を示す模式図である。別のヒータのうち発熱抵抗体とねじ孔との関係を示す模式図である。別のヒータのうち発熱抵抗体とねじ孔との関係を示す模式図である。

図１に示すように、ヒータ１０は、セラミック基板１と、セラミック基板１の内部に設けられた発熱抵抗体２とを備えている。ヒータ１０は、例えば、フリップチップボンディングに使用することができる。

セラミック基板１は、例えば、板状の部材である。セラミック基板１は、一方の主面と他方の主面とを有している。セラミック基板１の主面の形状は、例えば、四角形状である。セラミック基板１は、一方の主面と他方の主面に開口する一対のねじ孔３を有している。セラミック基板１は、ねじ孔３を有していることによって、外部の部材にねじを介して取り付けることが可能になっている。このとき、セラミック基板１のうち一方の主面が被加熱物と接触するための加熱面として用いられるとともに、セラミック基板１のうち他方の主面が外部の部材と接触する取り付け面として用いられる。

ねじ孔３は、例えば、セラミック基板１の中心を挟むように配置されている。これにより、ねじ孔３を用いてセラミック基板１を外部の部材に取り付けたときに、セラミック基板１と外部の部材との密着性を向上させることができる。

ねじ孔３は、例えば、円孔状の孔である。ねじ孔３は、ねじによる固定が可能な孔であればよい。すなわち、ねじ孔３の壁面には、ねじを挿入するための溝が設けられていてもよいし、設けられていなくてもよい。

また、セラミック基板１は、一対のねじ孔３以外にも別のねじ孔３を有していてもよい。すなわち、ねじ孔３の数は２つでもよいし、またそれ以上の数であってもよい。

セラミック基板１は、セラミック材料からなる。セラミック材料としては、例えば、絶縁性のセラミック材料を用いることができる。絶縁性のセラミック材料としては、例えば、アルミナ質セラミックス、窒化珪素質セラミックス、窒化アルミニウム質セラミックスまたは炭化珪素質セラミックス等が挙げられる。

セラミック基板１の主面の形状が四角形状の場合には、例えば、セラミック基板１の幅および長さを１０〜３０ｍｍに、厚みを１〜６ｍｍに設定することができる。

ねじ孔３は、例えば、セラミック基板１となるセラミック材料を焼成した後に形成することができる。ねじ孔３の形成方法としては、例えば、超音波加工を用いることができる。ねじ孔３の寸法は、例えば、φ１〜４ｍｍに設定できる。

発熱抵抗体２は、電気を流すことによって発熱する部材である。発熱抵抗体２は、セラミック基板１の内部に設けられており、一方の主面に対向する仮想面上に引き回されたパターン状の部材である。

発熱抵抗体２は、例えば、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）等の高融点金属や
タングステンカーバイド（ＷＣ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、タンタルカーバイド（ＴａＣ）等から成る。発熱抵抗体２は、例えば、スクリーン印刷によって形成される。発熱抵抗体２は、セラミック基板１の一方の主面から０．５ｍｍ〜１ｍｍの距離の位置に設けられる。

発熱抵抗体２は、一対のねじ孔３の間に位置する領域において一対のねじ孔３の配列方向に対して交差する方向に伸びる複数の第１部分４および複数の第１部分４を連結する第２部分５を有する。より具体的には、発熱抵抗体２は、第１部分４および第２部分５によって形成される複数の折返し部を有している。そして、第１部分４のうち一対のねじ孔３のそれぞれに隣接する隣接部６が細くなっているとともに、一対のねじ孔３に近づくように曲がっている。

発熱抵抗体２のうちねじ孔３に隣接する隣接部６が細くなっていることによって、隣接部６における発熱量を増加させることができる。セラミック基板１のうちねじ孔３が設けられている部位はねじ孔３からの排熱の影響により温度が低下しやすくなっているが、隣接部６における発熱量を増加させることによって、セラミック基板１の一方の主面における均熱性を向上させることができる。

さらに、この隣接部６がねじ孔３に近づくように曲がっていることによって、隣接部６で生じた熱を速やかにねじ孔３から排熱することができる。そのため、ヒータ１０を急速昇温させて用いる場合に、ねじ孔３からの排熱量よりも隣接部６における発熱量の方が大きく上回ってしまい、隣接部６の近傍において熱応力が発生してしまうおそれを低減できる。その結果、ヒータ１０の長期信頼性を向上させることができる。

発熱抵抗体２は、例えば、全長を５〜１５０ｍｍ、厚みを１０〜２００μｍに設定できる。発熱抵抗体２のうち隣接部６以外の部分の幅は、例えば、１５０〜２０００μｍに設定でき、隣接部６の幅は、例えば、１００〜１５００μｍに設定できる。

また、隣接部６が、一対のねじ孔３に近づくように湾曲していてもよい。隣接部６が湾曲していることによって、電流の流れをスムーズにすることができる。特に、隣接部６は他の部位と比較して細くなっていることから、隣接部６が屈曲している場合には、特に局所的な発熱が生じやすい傾向にある。隣接部６が湾曲していることによって、隣接部６が屈曲している場合と比較して、局所的な発熱を低減することができる。その結果、ヒータ１０の長期信頼性を向上できる。

また、セラミック基板１が、一対のねじ孔３の間に位置する領域において、隣接部６と隣接部６に隣り合う他の第１部分４との間に貫通孔７をさらに有していてもよい。これにより、隣接部６を挟んでねじ孔３と貫通孔７とが位置することによって、セラミック基板１における熱の偏りを低減できる。貫通孔７は、例えば、半導体チップ等を吸着させるための吸着孔として用いてもよい。

また、セラミック基板１は、平面視したときの形状が、四角形状部および該四角形状部の対向する２辺から側方に突出した２つの突出部８を有する形状であってもよい。そして、一対のねじ孔３が２つの突出部８のそれぞれに設けられていてもよい。これにより、ねじ孔３による排熱の範囲を突出部８を中心とすることができ、四角形状部に対する排熱の影響を低減することができる。その結果、四角形状部における均熱性を向上することができる。突出部８は、例えば、四角形状であってもよい。

１０：ヒータ
１：セラミック基板
２：発熱抵抗体
３：ねじ孔
４：第１部分
５：第２部分
６：隣接部
７：貫通孔
８：突出部

Claims

一方の主面と他方の主面に開口する、一対のねじ孔を有するセラミック基板と、該セラミック基板の内部に設けられており前記一方の主面に対向する仮想面上に引き回されたパターン状の発熱抵抗体とを備えており、
該発熱抵抗体は、前記一対のねじ孔の間に位置する領域において前記一対のねじ孔の配列方向に対して交差する方向に伸びる複数の第１部分および該複数の第１部分を連結する第２部分を有するとともに、前記第１部分のうち前記一対のねじ孔のそれぞれに隣接する隣接部が細くなっているとともに、前記一対のねじ孔に近づくように曲がっていることを特徴とするヒータ。
前記隣接部が、前記一対のねじ孔に近づくように湾曲していることを特徴とする請求項１に記載のヒータ。
前記セラミック基板が、前記一対のねじ孔の間に位置する領域において、前記隣接部と前記隣接部に隣り合う他の第１部分との間に貫通孔をさらに有していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のヒータ。
前記セラミック基板は、平面視したときの形状が、四角形状部および該四角形状部の対向する２辺から側方に突出した２つの突出部を有する形状であるとともに、前記一対のねじ孔が前記２つの突出部のそれぞれに設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のヒータ。