JPH0669610B2 - ヒータチップおよびこれを用いたボンディング方法 - Google Patents

ヒータチップおよびこれを用いたボンディング方法

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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明はヒータチップおよびこれを用いたボンディン
グ方法に関する。
［従来の技術］ 従来、抵抗加熱ボンディングに用いられるヒータチップ
は、ほぼ「Ｕ」字状に形成された金属製のヒータチップ
本体の下部に被ボンディング物に接する発熱部を形成し
てなり、この発熱部に電流を流し、このとき発生するジ
ュール熱によって発熱部を短時間で発熱させ、この熱で
被ボンディング物を加熱する構成となっている。ジュー
ル熱の発生は、電気抵抗率に比例するため、このような
ヒータチップの材質は、発熱効率をよくするために電気
抵抗率が高いものが選択される。また一方、瞬時に均一
な発熱温度を得るために熱伝導率が高く、しかも被ボン
ディング物のロウ材（例えば、半田等）が付着し難いも
のが望まれる。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述したような電気抵抗率や熱伝導率、
あるいは付着性等を考慮すると、ヒータチップの材質は
必然的にモリブデン（Mo）やタングステン（Ｗ）等に限
れていまう。そのため、ヒータチップ全体が大きくなる
と、発熱および放熱にバラツキが生じ、熱伝導率の特性
上、瞬時（数秒以内）に均一な発熱温度を得ることが難
しいという問題が生じる。
また、このようなヒータチップを用いて、例えばTAB（T
ape Automated Bonding）方式により半導体素子のバン
プ電極と外部接続用リードとをボンディングすると、ヒ
ータチップの発熱部の発熱温度のバラツキにより、温度
の高い部分ではバンプ電極が半導体素子から剥離した
り、また温度の低い部分ではバンプ電極と外部接続用リ
ードとが充分に接合されずに剥離しやすくなり、均一に
ボンディングすることができいないという問題が起こ
る。
この発明の目的は、瞬時に均一な発熱温度を得ることが
でき、高い精度の温度が要求される半導体素子の一括ボ
ンディングに利用でき、しかも半導体素子のバンプ電極
と外部接続用リードとを精度よくボンディングすること
ができるヒータチップおよびこれを用いたボンディング
方法を提供することにある。
［課題を解決するための手段］ この発明のヒータチップは、ジュール熱で発熱する金属
からなるヒータチップ本体に、このヒータチップ本体よ
りも電気抵抗および熱伝導率が大きく且つ熱膨張係数が
小さいCBN（立方晶窒化ほう素）からなる熱圧着部材を
接合したものである。
また、この発明のヒータチップを用いたボンディング方
法は、上述したヒータチップにより半導体素子に形成さ
れたパンプ電極と外部接続用リードとを熱圧着し、前記
バンプ電極と前記外部接続用リードをボンディングする
方法である。
［作用］ この発明のヒータチップによれば、ヒータチップ本体が
ジュール熱で発熱する金属で形成されているので、この
ヒータチップに電流を流すと、ジュール熱で発熱する。
この熱はヒータチップ本体に接合された熱圧着部材に伝
わるのであるが、熱圧着部材はヒータチップ本体よりも
電気抵抗および熱伝導率が大きく且つ熱膨張係数が小さ
いCBN（立方晶窒化ほう素）により形成されているの
で、例えばヒータチップ全体が大きくなっても、熱圧着
部材は発熱および放熱にバラツキが生じることがなく、
瞬時に均一な発熱温度となり、被ボンディング物を均一
な温度で加熱することができるし、また、熱膨張による
変形量が小さいので微細な端子部のボンディングに適用
することができる。
また、この発明のボンディング方法によれば、上述した
ヒータチップにより半導体素子に形成されたパンプ電極
と外部接続用リードとを熱圧着する際に、熱圧着部材が
瞬時に均一な発熱温度となり、発熱温度にバラツキが生
じることがないので、従来のように温度の高い部分でバ
ンプ電極が剥離したり、あるいは温度の低い部分でバン
プ電極と外部接続用リードとが充分に接合されずに剥離
するというような接合箇所のバラツキを防ぐことがで
き、高い精度の温度が要求される半導体素子のバンプ電
極と外部接続用リードを精度よく一括してボンディング
することができる。
［実施例］ 以下、図面を参照して、この発明の実施例を説明する。
第１図はヒータチップを示す。このヒータチップ１はヒ
ータチップ本体２の下端に熱圧部材３を接合した構成と
なっている。
ヒータチップ本体２はほぼ「Ｕ」字状に形成され、その
下部に断面が略正方形の発熱部４が形成されている。す
なわち、このヒータチップ本体２は中間部分に上端から
発熱部４の中心に亘って切込溝５が形成されており、そ
の両側が巾広に形成され、下部の発熱部４は両側の傾斜
部により狭められて内狭に形成されている。この場合、
発熱部４はその中心に空洞部６が形成され、この空洞部
６により発熱部４の底面4aの温度分布が均一となるよう
に形成されている。このようなヒータチップ本体２はジ
ュール熱で発熱する必要があるため、その材料としては
発熱効率をよくするために電気抵抗率が高く、また瞬時
に均一な発熱温度を得るために熱伝導率の高いもの、例
えば第２図（Ａ）の表に示すようなモリブデンやタング
ステン等で形成されている。
一方、熱圧着部材３は、発熱部４の底面4aと同じ大きさ
の略正方形の一面を有する薄板状に形成され、発熱部４
の下面にヒータチップ本体２よりも電気抵抗の小さい接
着剤、例えば銀ロウや金ロウ等のロウ材７により接合さ
れている。この熱圧着部材３は、ヒータチップ本体２よ
りも電気抵抗が大きく、熱伝導率も高く、しかも半田等
のロウ材が付着し難い材料で形成されており、このよう
な材料としては例えば天然ダイヤモンドやCBN（キュー
ビック・ボロン・ナイトライド：立方晶窒化ほう素）の
焼結体等が挙げられる。
これらの材料の電気抵抗、熱伝導率および熱膨張係数が
第２図（Ｂ）に示してある。このように構成されたヒー
タチップ１によれば、ヒータチップ本体２に矢印で示す
ようにパルス電流（500〜1000A）が所定の電圧（1.5〜3
V）で流れると、ジュール熱によって発熱部４が発熱す
る。そして、この熱は発熱部４の底面4aに接合された熱
圧着部材３に伝わるのであるが、熱圧着部材３はヒータ
チップ本体２よりも熱伝導率の高い天然ダイヤモンドや
CBNの焼結体等により形成されているので、発熱部４で
発生した熱を瞬時にして熱圧着部材３の全域に伝えるこ
とができる。そのため、熱圧着部材３は瞬時（約１秒
間）に均一な所定の温度（約450℃）となり、被ボンデ
ィング物を均一に加熱することができる。
この場合、第２図（Ａ）および（Ｂ）から確認される通
り熱圧着部材３は熱膨張係数がヒータチップ本体２に用
いられるボリブデンやタングステンよりもさらに小さ
い。従って、このようなヒータチップ１は、繰り返して
ボンディングに使用された場合でも、被ボンディング物
に対する熱圧着面の変形がより小さいものとすることが
できる。
次に、第３図を参照して、上述したヒータチップ１を用
いて半導体素子８をTAB方式でボンディングするボンデ
ィンブ方法について説明する。
この場合には、予め、複数の接続リード９…を有する樹
脂フィルム10を用意する。この樹脂フィルム10は一般に
テープキャリアと言われるもので、その所定箇所に略正
方形の開口11が形成され、その上面に複数の接続リード
９…が凹方向から開口11内に突出して形成されている。
この接続リード９…は樹脂フィルム10の上面に銅箔をラ
ミネートし、この銅箔をフォトエッチングによりパター
ン形成し、その銅箔の表面に厚さ１μｍ程度の半田メッ
キを施すことにより形成される。
そして、樹脂フィルム10の開口11内に半導体素子８を下
側から挿入し、半導体素子８の上面に形成された複数の
バンプ電極12…を開口11内に突出した接続リード９…に
対応させる。この場合、バンプ電極12…は金（Au）より
なり、その高さは25〜30μｍ程度に形成されている。
この状態で、ヒータチップ１を上方より半導体素子８と
対応する接続リード９…上に押し下げ、発熱部４の下面
に接合された熱圧着部材３を接続リード９…に押し当
て、この接続リード９…を半導体素子８のバンプ電極12
…に押し付けて熱圧着する。この場合の熱圧着条件は発
熱部４の温度が約450℃程度で、圧着力が約8Kgで、圧着
時間が約1secである。この熱圧着条件で発熱部の温度と
いうのは、勿論、発熱部４における所定部分の温度であ
り、平均温度やバラツキを示すものではない。一般に、
ヒータチップ１を発熱させるための通電装置は、ヒータ
チップ１の所定部分の温度に基づいて通電条件を自己制
御する。従って、ヒータチップ１の所定部分に通電装置
の温度センサを固着し、検出温度を所定温度にセットす
ることにより、発熱部の温度条件が満足される。
このように半導体素子８のバンプ電極12…と接続リード
９…とをヒータチップ１で熱圧着すると、ヒータチップ
１の熱圧着部材３により接続リード９…が加圧および加
熱されるので、その表面の半田メッキが溶融してバンプ
電極12…に接合される。このときには、ヒータチップ１
の熱圧着部材３が均一な温度分布となっているので、従
来のように温度の高い部分と低い部分のバラツキが生じ
ることがない。そのため、バンプ電極12…が半導体素子
８から剥離したり、バンプ電極12…と接続リード９…と
が充分に接合されなかったりするというバラツキが起こ
ることがなく、半導体素子８のバンプ電極12…と接続リ
ード９と…を均一に精度よく一括してボンディングする
ことができる。
なお、上述した実施例では接続リード９…に半田メッキ
を施したが、これに限らず、半導体素子８のバンプ電極
12を半田で形成し、この半田を溶融させてバンプ電極を
接続リードに接合するようにしてもよい。
［発明の効果］ 以上詳細に説明したように、この発明のヒータチップに
よれば、ジュール熱で発熱する金属からなるヒータチッ
プ本体に、このヒータチップ本体よりも電気抵抗および
熱伝導率が大きく且つ熱膨張係数が小さいCBN（立方晶
窒化ほう素）により接合したので、ヒータチップ全体が
大きくなっても、熱圧部材を瞬時に均一な発熱温度にす
ることができ、被溶接物を均一な温度で加熱することが
できる。そのため、高い精度の温度が要求される半導体
素子の一括ボンディングに利用することができるし、ま
た、熱膨張による変形量が小さいので微細な端子部のボ
ンディングに適用することができる。
また、この発明のボンディング方法によれば、上述した
ヒータチップにより半導体素子に形成されたバンプ電極
と外部接続用リードとを熱圧着し、前記バンプ電極と前
記外部接続用リードをボンディングするので、従来のよ
うに温度の高い部分でバンプ電極が剥離したり、温度の
低い部分でバンプ電極と外部接続用リードとが充分に接
合されずに剥離したりするというバラツキを防ぐことが
でき、高い精度の温度が要求される半導体素子のバンプ
電極と外部接続用リードを均一に精度よく一括してボン
ディングすることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明のヒータチップを示す図、第２図
（Ａ）はヒータチップの材料を表わす図、第２図（Ｂ）
は熱圧着部材の材料を表わす図、第３図はこの発明のヒ
ータチップを用いて半導体素子をボンディングする状態
を示す図である。 １……ヒータチップ、２……ヒータチップ本体、３……
熱圧着部材、８……半導体素子、９……接続リード、12
……バンプ電極。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ジュール熱で発熱する金属からなるヒータ
    ーチップ本体に、このヒーターチップ本体よりも電気抵
    抗および熱伝導率が大きく且つ熱膨張係数が小さいCBN
    （立方晶窒化ほう素）からなる熱圧着部材を接合したこ
    とを特徴とするヒータチップ。
  2. 【請求項２】前記ヒータチップを用いて、半導体素子に
    形成されたバンプ電極と外部接続用リードとを熱圧着
    し、前記バンプ電極と前記外部接続用リードとをボンデ
    ィングすることを特徴とするヒーターチップを用いたボ
    ンディング方法。
JP1059810A 1989-03-14 1989-03-14 ヒータチップおよびこれを用いたボンディング方法 Expired - Fee Related JPH0669610B2 (ja)

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