JP2000232134A - 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、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１の加熱面１７に熱伝導性
に優れたＳｉＣのＣＶＤ層１９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、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１の加熱面１７に熱伝導性
に優れたＳｉＣのＣＶＤ層１９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。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５（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５（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、該ヒータの加熱面
に、ＳｉＣのＣＶＤ層を形成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、該ヒータの加熱面
に、ＳｉＣのＣＶＤ層を形成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、ＳｉＣのＣＶＤ
層の熱伝導率が、１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが好
ましく、ＳｉＣのＣＶＤ層の厚さが、０．５ｍｍ以上で
あることが好ましい。
層の熱伝導率が、１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが好
ましく、ＳｉＣのＣＶＤ層の厚さが、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、ヒータの加熱面に、Ｓｉ
ＣのＣＶＤ層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、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、ヒータの加熱面に、Ｓｉ
ＣのＣＶＤ層を形成したものである。
【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、ヒータの加熱面に熱伝導性に優れたＳｉＣのＣＶＤ
層を形成することにより、ヒータの加熱面の温度分布を
均一化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、ヒータの加熱面に熱伝導性に優れたＳｉＣのＣＶＤ
層を形成することにより、ヒータの加熱面の温度分布を
均一化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、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
ック基板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１の加熱面１７に熱伝導性に優れたＳｉＣの
ＣＶＤ層１９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４
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４参照）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、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
ック基板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１の加熱面１７に熱伝導性に優れたＳｉＣの
ＣＶＤ層１９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４
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４参照）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。
【００１８】 このとき、図２（ｂ）に示すように、上
記ＳｉＣのＣＶＤ層１９の厚さｄは、０．５ｍｍ以上で
あることが好ましい。これは、ＳｉＣのＣＶＤ層１９の
厚さが、０．５ｍｍ未満である場合、ヒータの加熱面の
温度分布を十分に均一化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の温度分布の不均一を十分に
低減することができないからである。尚、ＳｉＣのＣＶ
Ｄ層１９の熱伝導率は、少なくとも１００Ｗ／ｍ・Ｋ以
上であることが好ましい。
記ＳｉＣのＣＶＤ層１９の厚さｄは、０．５ｍｍ以上で
あることが好ましい。これは、ＳｉＣのＣＶＤ層１９の
厚さが、０．５ｍｍ未満である場合、ヒータの加熱面の
温度分布を十分に均一化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の温度分布の不均一を十分に
低減することができないからである。尚、ＳｉＣのＣＶ
Ｄ層１９の熱伝導率は、少なくとも１００Ｗ／ｍ・Ｋ以
上であることが好ましい。
【００１９】 次に、上記ＳｉＣのＣＶＤ層１９の好適
な形成方法の一例を示す。図６に示す化学的気相成長
（ＣＶＤ）炉内に、セラミック基材２を設置する。セラ
ミック基材２は、保持治具２３によって支持されてい
る。なお、２８は治具である。本実施形態においては、
正面形状がＴ字型の原料供給管２７を設置している。原
料供給管２７は、基部２７ｂと、横に広がった吹き出し
部２７ａを備えており、吹き出し部２７ａのセラミック
基材２と対面する表面２７ｃ側に、所定個数のガス噴出
口２６が設けられている。２２は、炉体の内管であり、
２１は外部ヒータである。
な形成方法の一例を示す。図６に示す化学的気相成長
（ＣＶＤ）炉内に、セラミック基材２を設置する。セラ
ミック基材２は、保持治具２３によって支持されてい
る。なお、２８は治具である。本実施形態においては、
正面形状がＴ字型の原料供給管２７を設置している。原
料供給管２７は、基部２７ｂと、横に広がった吹き出し
部２７ａを備えており、吹き出し部２７ａのセラミック
基材２と対面する表面２７ｃ側に、所定個数のガス噴出
口２６が設けられている。２２は、炉体の内管であり、
２１は外部ヒータである。
【００２０】 原料供給管の表面２７ｃとセラミック基
材２との間隔は、例えば１０〜３００ｍｍに設定されて
いる。原料供給管２７が回転しながらガス噴出口２６か
ら原料ガスを噴出するようになっている。ＣＶＤ用の原
料ガスは、ガス噴出口２６から噴出し、空間２９を流
れ、セラミック基材の表面２４に衝突し、セラミック基
材の表面２４に沿って流れ、保持治具２３に設けられて
いるガス排出口２５を通って排出される。
材２との間隔は、例えば１０〜３００ｍｍに設定されて
いる。原料供給管２７が回転しながらガス噴出口２６か
ら原料ガスを噴出するようになっている。ＣＶＤ用の原
料ガスは、ガス噴出口２６から噴出し、空間２９を流
れ、セラミック基材の表面２４に衝突し、セラミック基
材の表面２４に沿って流れ、保持治具２３に設けられて
いるガス排出口２５を通って排出される。
【００２１】 このような形態の原料供給管２７を使用
し、原料供給管２７を回転させながら、所定の温度に加
熱したセラミック基材の表面２４に原料ガスを噴出する
ことにより、反応による生成物であるＳｉＣのＣＶＤ層
１９をセラミック基材の表面２４に均一に蒸着すること
ができる。
し、原料供給管２７を回転させながら、所定の温度に加
熱したセラミック基材の表面２４に原料ガスを噴出する
ことにより、反応による生成物であるＳｉＣのＣＶＤ層
１９をセラミック基材の表面２４に均一に蒸着すること
ができる。
【００２２】 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。
【００２３】 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。
【００２４】 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。
【００２５】 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。
【００２６】
【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１〜３、比較例１〜５）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１〜３、比較例１〜５）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。
【００２７】 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。
【００２８】 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。
【００２９】 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。
【００３０】 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した後、図６
に示す化学的気相成長（ＣＶＤ）反応炉中にセラミック
基材を設置し、セラミック基材の表面にＳｉＣのＣＶＤ
層を表１に示す厚さになるように形成することにより、
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１〜３、比較例１〜５）。尚、上記ヒータ
の端子接合部は、Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ系合金（融点：８５
０℃）であるロウ材を用いて端子（端子材料：ｋｏｖａ
ｒ）をろう付けした。
ンターで研削加工及び平面研磨機にて研磨した後、図６
に示す化学的気相成長（ＣＶＤ）反応炉中にセラミック
基材を設置し、セラミック基材の表面にＳｉＣのＣＶＤ
層を表１に示す厚さになるように形成することにより、
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１〜３、比較例１〜５）。尚、上記ヒータ
の端子接合部は、Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ系合金（融点：８５
０℃）であるロウ材を用いて端子（端子材料：ｋｏｖａ
ｒ）をろう付けした。
【００３１】 このとき、化学的気相成長（ＣＶＤ）法
の諸条件は、以下の通りであった。 成層条件：１４２５℃、１２０Ｔｏｒｒ。 ガス流量：１４２５℃までの昇温時にＡｒを流し、次
いで１４２５℃でＨ2を所定時間流した後、Ｈ2とＡｒに
加えてＳｉＣｌ4を５．２ｌ／ｍｉｎで所定時間流し、
更に、Ｈ2、Ａｒ、ＳｉＣｌ4に加えてＣＨ4を４ｌ／ｍ
ｉｎで所定時間流した。 ＳｉＣｌ4：ＳｉＣｌ4は、液体状であるため、ＳｉＣ
ｌ4を加熱してその蒸気圧を高めた状態で、キャリアー
ガスを導入し、バブリングさせることにより、ＳｉＣｌ
4を含有したガスとして、ＣＶＤ反応炉中に導入した。
の諸条件は、以下の通りであった。 成層条件：１４２５℃、１２０Ｔｏｒｒ。 ガス流量：１４２５℃までの昇温時にＡｒを流し、次
いで１４２５℃でＨ2を所定時間流した後、Ｈ2とＡｒに
加えてＳｉＣｌ4を５．２ｌ／ｍｉｎで所定時間流し、
更に、Ｈ2、Ａｒ、ＳｉＣｌ4に加えてＣＨ4を４ｌ／ｍ
ｉｎで所定時間流した。 ＳｉＣｌ4：ＳｉＣｌ4は、液体状であるため、ＳｉＣ
ｌ4を加熱してその蒸気圧を高めた状態で、キャリアー
ガスを導入し、バブリングさせることにより、ＳｉＣｌ
4を含有したガスとして、ＣＶＤ反応炉中に導入した。
【００３２】 次に、それぞれ得られたボンディング用
ヒータ（実施例１〜３、比較例１〜５）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１〜３、比較例１〜５）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。
【００３３】
【表１】
【００３４】 （考察：実施例１〜３、比較例１〜５）
表１の結果から、実施例１〜３は、ＳｉＣのＣＶＤ層が
０．５ｍｍ以上形成されているため、冷却時のヒータの
加熱面の各測定点における温度差（ＴMAX−ＴMIN）を大
幅に低減することができた。一方、比較例１〜５は、Ｓ
ｉＣのＣＶＤ層の厚さが十分でないため、ヒータの加熱
面の温度分布を均一にすることができなかった。
表１の結果から、実施例１〜３は、ＳｉＣのＣＶＤ層が
０．５ｍｍ以上形成されているため、冷却時のヒータの
加熱面の各測定点における温度差（ＴMAX−ＴMIN）を大
幅に低減することができた。一方、比較例１〜５は、Ｓ
ｉＣのＣＶＤ層の厚さが十分でないため、ヒータの加熱
面の温度分布を均一にすることができなかった。
【００３５】 （比較例６〜７）図５（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６）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７）を用意した。
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６）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７）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６〜７）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６〜７）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６〜７）表２
の結果から、比較例６〜７は、急速昇降温時（昇温［５
０℃→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６で１０サイクル以
下、比較例７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。
の結果から、比較例６〜７は、急速昇降温時（昇温［５
０℃→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６で１０サイクル以
下、比較例７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】 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】 化学的気相成長（ＣＶＤ）装置の一例を示し
た概略説明図である。
た概略説明図である。
【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
７…加熱面、１８…冷却面、１９…ＳｉＣのＣＶＤ層、
２０…ツールヘッド、２１…外部ヒータ、２２…炉体の
内筒、２３…保持治具、２４…セラミック基材の表面、
２５…ガス排出口、２６…ガス噴出口、２７…原料供給
管、２７ａ…吹き出し部、２７ｂ…基部、２７ｃ…表
面、２８…治具、２９…空間、３０…ジャケット、４０
…基板用基台、５０…Ｓｉチップ、５２…接合端子、５
４…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。
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
７…加熱面、１８…冷却面、１９…ＳｉＣのＣＶＤ層、
２０…ツールヘッド、２１…外部ヒータ、２２…炉体の
内筒、２３…保持治具、２４…セラミック基材の表面、
２５…ガス排出口、２６…ガス噴出口、２７…原料供給
管、２７ａ…吹き出し部、２７ｂ…基部、２７ｃ…表
面、２８…治具、２９…空間、３０…ジャケット、４０
…基板用基台、５０…Ｓｉチップ、５２…接合端子、５
４…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。
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、該ヒータの
加熱面に、ＳｉＣのＣＶＤ層を形成することを特徴とす
るボンディング用ヒータ。 - 【請求項２】 ＳｉＣのＣＶＤ層の熱伝導率が、１００
Ｗ／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】 ＳｉＣのＣＶＤ層の厚さが、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 |
|---|---|---|---|
| JP11032672A JP2000232134A (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 |
|---|---|---|---|
| JP11032672A JP2000232134A (ja) | 1999-02-10 | 1999-02-10 | ボンディング用ヒータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000232134A true JP2000232134A (ja) | 2000-08-22 |
Family
ID=12365377
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11032672A Withdrawn JP2000232134A (ja) | 1999-02-10 | 1999-02-10 | ボンディング用ヒータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000232134A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002041385A1 (fr) * | 1999-03-16 | 2002-05-23 | Toray Engineering Co., Ltd. | Outil pour lier les puces par compression thermique et dispositif d'encapsulation de puces muni de cet outil |
| US6821381B1 (en) | 1999-03-16 | 2004-11-23 | Toray Engineering Co., Ltd. | Tool for thermo-compression-bonding chips, and chip packaging device having the same |
-
1999
- 1999-02-10 JP JP11032672A patent/JP2000232134A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002041385A1 (fr) * | 1999-03-16 | 2002-05-23 | Toray Engineering Co., Ltd. | Outil pour lier les puces par compression thermique et dispositif d'encapsulation de puces muni de cet outil |
| US6821381B1 (en) | 1999-03-16 | 2004-11-23 | Toray Engineering Co., Ltd. | Tool for thermo-compression-bonding chips, and chip packaging device having the same |
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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 |