JP2000195906A - ボンディング用ヒータ - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 ヒータの熱変形、破損および酸化劣化を防止
し、長寿命であるボンディング用ヒータを提供する。 【解決手段】 発熱体が埋設されたセラミック基材とセ
ラミック製ホルダー部を備えたボンディング用ヒータ１
であって、セラミック製ホルダー部とセラミック基材と
発熱体とを一体焼結することにより、セラミック製ホル
ダー部とセラミック基材と発熱体とを一体化したセラミ
ック基材は窒化珪素等の単一材料で形成され、熱伝導率
は少なくとも３０Ｗ／ｍ・Ｋ以上のものを使用する。ま
たヒータの５０℃から４５０〜５００℃までの昇温時間
は５秒以下であるとともに、４５０〜５００℃から１０
０℃までの降温時間は２０秒以下とする。
し、長寿命であるボンディング用ヒータを提供する。 【解決手段】 発熱体が埋設されたセラミック基材とセ
ラミック製ホルダー部を備えたボンディング用ヒータ１
であって、セラミック製ホルダー部とセラミック基材と
発熱体とを一体焼結することにより、セラミック製ホル
ダー部とセラミック基材と発熱体とを一体化したセラミ
ック基材は窒化珪素等の単一材料で形成され、熱伝導率
は少なくとも３０Ｗ／ｍ・Ｋ以上のものを使用する。ま
たヒータの５０℃から４５０〜５００℃までの昇温時間
は５秒以下であるとともに、４５０〜５００℃から１０
０℃までの降温時間は２０秒以下とする。
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６（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６（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６（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６（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４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４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（図３参照）。
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（ＦＣＢ）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（図３参照）。
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（ＦＣＢ）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、フリップチ
ップボンディング（ＦＣＢ）用ヒータは、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、フリップチップボンディング（ＦＣＢ）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。
ップボンディング（ＦＣＢ）用ヒータは、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、フリップチップボンディング（ＦＣＢ）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フリップチッ
プボンディング（ＦＣＢ）用ヒータ７０は、例えば、図
５（ｂ）に示すように、ＡｌＮを基材としたヒータ部７
２に、強度信頼性に優れたセラミックス製ホルダー部７
４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。
プボンディング（ＦＣＢ）用ヒータ７０は、例えば、図
５（ｂ）に示すように、ＡｌＮを基材としたヒータ部７
２に、強度信頼性に優れたセラミックス製ホルダー部７
４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製ホルダー部とセラミック基材と
発熱体と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
ことができるとともに、ヒータの接触熱抵抗や熱応力を
低減す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製ホルダー部とセラミック基材と
発熱体と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
ことができるとともに、ヒータの接触熱抵抗や熱応力を
低減す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セラミック基材及びセラミッ
ク製ホルダー部を備えたボンディング用ヒータであっ
て、セラミック製ホルダー部とセラミック基材と発熱体
とを一体焼結することにより、セラミック製ホルダー部
とセラミック基材と発熱体とを一体化することを特徴と
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セラミック基材及びセラミッ
ク製ホルダー部を備えたボンディング用ヒータであっ
て、セラミック製ホルダー部とセラミック基材と発熱体
とを一体焼結することにより、セラミック製ホルダー部
とセラミック基材と発熱体とを一体化することを特徴と
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
の熱伝導率が、少なくとも３０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であるこ
とが好ましい。
の熱伝導率が、少なくとも３０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であるこ
とが好ましい。
【００１１】 また、本発明では、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。
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セラミック基材及びセラミック
製ホルダー部を備えたボンディング用ヒータであって、
セラミック製ホルダー部とセラミック基材と発熱体とを
一体焼結することにより、セラミック製ホルダー部とセ
ラミック基材と発熱体とを一体化したものである。
は、発熱体が埋設されたセラミック基材及びセラミック
製ホルダー部を備えたボンディング用ヒータであって、
セラミック製ホルダー部とセラミック基材と発熱体とを
一体焼結することにより、セラミック製ホルダー部とセ
ラミック基材と発熱体とを一体化したものである。
【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。また、本発明のボンディ
ング用ヒータは、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。更に、
本発明のボンディング用ヒータは、セラミック製ホルダ
ー部とセラミック基材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。また、本発明のボンディ
ング用ヒータは、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。更に、
本発明のボンディング用ヒータは、セラミック製ホルダ
ー部とセラミック基材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３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３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。
【００１７】 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、セラミック基材２（セラミ
ック製ホルダー部＋ヒータ部）と一体化された発熱体１
２と、Ｓｉチップ５０（図４参照）をツールヘッド２０
（図４参照）を介して真空吸着により固定するためにセ
ラミック基材２の中央部に配設されたＳｉチップ真空吸
着孔４と、発熱体１２に給電するためにセラミック基材
２の側面部に配設された端子接合部８と、ボンディング
用ヒータ１の温度を測定するためにセラミック基材２の
側面部に穿設された測温用熱電対孔１３と、ツールヘッ
ド２０（図４参照）を真空吸着により固定するためにＳ
ｉチップ真空吸着孔４の両側に並設したツールヘッド真
空吸着孔６と、ツールヘッド２０（図４参照）のセラミ
ック基材２への吸着面積を増やすためにツールヘッド真
空吸着孔６と連通されたツールヘッド真空吸着溝１４
と、ジャケット３０（図４参照）にボンディング用ヒー
タ１を固定するためにセラミック基板２の両端部に穿設
されたねじ孔１０で構成されている。
は、図１〜２に示すように、セラミック基材２（セラミ
ック製ホルダー部＋ヒータ部）と一体化された発熱体１
２と、Ｓｉチップ５０（図４参照）をツールヘッド２０
（図４参照）を介して真空吸着により固定するためにセ
ラミック基材２の中央部に配設されたＳｉチップ真空吸
着孔４と、発熱体１２に給電するためにセラミック基材
２の側面部に配設された端子接合部８と、ボンディング
用ヒータ１の温度を測定するためにセラミック基材２の
側面部に穿設された測温用熱電対孔１３と、ツールヘッ
ド２０（図４参照）を真空吸着により固定するためにＳ
ｉチップ真空吸着孔４の両側に並設したツールヘッド真
空吸着孔６と、ツールヘッド２０（図４参照）のセラミ
ック基材２への吸着面積を増やすためにツールヘッド真
空吸着孔６と連通されたツールヘッド真空吸着溝１４
と、ジャケット３０（図４参照）にボンディング用ヒー
タ１を固定するためにセラミック基板２の両端部に穿設
されたねじ孔１０で構成されている。
【００１８】 このとき、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２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。
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２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４参照）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４参照）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）窒化珪素造粒顆粒を金型プレス（成形圧：２
００ｋｇ／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）窒化珪素造粒顆粒を金型プレス（成形圧：２
００ｋｇ／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）を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）を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、ホルダ
ー部と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、ホルダ
ー部と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所定の形状に
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に示すような一体型ボンディング
用ヒータを作製した（図５（ａ）参照）。尚、上記ヒー
タの端子接合部は、Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ系合金（融点：８
５０℃）であるロウ材を用いて端子（端子材料：ｋｏｖ
ａｒ）をろう付けした。
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に示すような一体型ボンディング
用ヒータを作製した（図５（ａ）参照）。尚、上記ヒー
タの端子接合部は、Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ系合金（融点：８
５０℃）であるロウ材を用いて端子（端子材料：ｋｏｖ
ａｒ）をろう付けした。
【００２７】 （比較例１〜２）実施例と同じ形状を有
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１）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２）を用意した（図５（ｂ）参
照）。
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１）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２）を用意した（図５（ｂ）参
照）。
【００２８】 次に、それぞれ得られたボンディング用
ヒータ（実施例、比較例１〜２）を、図４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１に示す。また、実施例に
おける昇降温速度および発熱体の抵抗値の経時変化を測
定し、その結果を図７及び表２に示す。
ヒータ（実施例、比較例１〜２）を、図４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１に示す。また、実施例に
おける昇降温速度および発熱体の抵抗値の経時変化を測
定し、その結果を図７及び表２に示す。
【００２９】
【表１】
【００３０】
【表２】
【００３１】 （考察：実施例、比較例１〜２）表１の
結果から、比較例１〜２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１で１０サイクル以
下、比較例２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、実施例は、表１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
アするだけでなく、図７に示すように、好適な高速昇降
温状態を実現することができた。また、実施例は、表２
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１〜２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１で１０サイクル以
下、比較例２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、実施例は、表１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
アするだけでなく、図７に示すように、好適な高速昇降
温状態を実現することができた。また、実施例は、表２
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。
【００３２】
【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製ホルダー部とセラミック基
材と発熱体と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
せることができるとともに、ヒータの接触熱抵抗や熱応
力を低減す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。
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製ホルダー部とセラミック基
材と発熱体と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
せることができるとともに、ヒータの接触熱抵抗や熱応
力を低減す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。
【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）は背面透視図、（ｂ）は、側面
透視図である。
置の一例であり、（ａ）は背面透視図、（ｂ）は、側面
透視図である。
【図３】 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４】 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５】 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６】 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。
【図７】 実施例における高速昇降温状態を示したグラ
フである。
フである。
１…ボンディング用ヒータ、２…セラミック基材（セラ
ミック製ホルダー部＋ヒータ部）、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…ねじ孔、１１…固定用ねじ、１２…発熱体、
１３…測温用熱電対孔、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、６２…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。
ミック製ホルダー部＋ヒータ部）、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…ねじ孔、１１…固定用ねじ、１２…発熱体、
１３…測温用熱電対孔、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、６２…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 (72)発明者 山本 力 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日 本碍子株式会社内 Ｆターム(参考） 5F044 LL05 PP16 PP19
Claims (4)
- 【請求項１】 発熱体が埋設されたセラミック基材及び
セラミック製ホルダー部を備えたボンディング用ヒータ
であって、 セラミック製ホルダー部とセラミック基材と発熱体とを
一体焼結することにより、セラミック製ホルダー部とセ
ラミック基材と発熱体とを一体化することを特徴とする
ボンディング用ヒータ。 - 【請求項２】 セラミック基材の熱伝導率が、少なくと
も３０Ｗ／ｍ・Ｋ以上である請求項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又は２に記載のボンディング用ヒータ。 - 【請求項４】 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〜
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 |
|---|---|---|---|
| JP10366856A JP2000195906A (ja) | 1998-12-24 | 1998-12-24 | ボンディング用ヒータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10366856A JP2000195906A (ja) | 1998-12-24 | 1998-12-24 | ボンディング用ヒータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000195906A true JP2000195906A (ja) | 2000-07-14 |
Family
ID=18487856
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10366856A Withdrawn JP2000195906A (ja) | 1998-12-24 | 1998-12-24 | ボンディング用ヒータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000195906A (ja) |
-
1998
- 1998-12-24 JP JP10366856A patent/JP2000195906A/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: 20060307 |