(57)【要約】【課題】六角錘状の錐体を有するチップを傾きなく安定して保持することができ、しかも、当該チップに超音波を安定かつ効率的に伝播させることができる吸着コレットを提供する。【解決手段】吸着コレット３０は、六角錘状の錐体１１を有するチップたるＬＥＤチップ１０を吸着するためのチップ吸着用凹所３１が先端部に形成され、チップ吸着用凹所３１に連通する真空吸着孔３２が形成されている。チップ吸着用凹所３１は、六角形状に開口され六角錘状の錐体１１の各側面１１ａそれぞれに面接触可能な６つの傾斜面３１ａで囲まれた六角錘状の凹所により構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
六角錘状の錐体を有するチップを吸着するためのチップ吸着用凹所が先端部に形成され、チップ吸着用凹所に連通する真空吸着孔が形成された吸着コレットであって、チップ吸着用凹所は、六角形状に開口され六角錘状の錐体の各側面それぞれに面接触可能な６つの傾斜面で囲まれた六角錘状の凹所からなることを特徴とする吸着コレット。
【請求項２】
前記真空吸着孔は、前記チップ吸着用凹所と中心線が一致するように形成されてなることを特徴とする請求項１記載の吸着コレット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チップを実装基板に実装する際に用いる吸着コレットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＬＥＤチップやＩＣチップなどのチップを実装基板に実装する際に用いる吸着コレットとして、平コレットや角錐コレットが知られている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００３】
ここにおいて、上記特許文献１には、チップを実装基板にフリップチップ実装するにあたって、吸着コレットとして平コレットを用い、吸着コレットにより吸着したチップの電極に形成されているバンプと実装基板の配線パターンとを位置合わせしてから熱圧着する際に吸着コレットに超音波を水平方向に印加して超音波振動を付加することにより、接合温度の低温化および接合強度の向上を図れることが記載されている。また、上記特許文献２には、チップを実装基板にフリップチップ実装するにあたって、吸着コレットとして角錐コレットを用いることが記載されている。なお、角錐コレットは、先端部に形成されたチップ吸着用凹所が四角錘状であり、チップ吸着用凹所の４つの内側面（傾斜面）が矩形板状のチップの外周縁に接した状態でチップを保持することができる。
【０００４】
ところで、近年、ＬＥＤチップとして、ＺｎＯ結晶からなる六角錘状の錐体の下面側にＧａＮ系材料により形成されたＬＥＤ部、アノード電極、およびカソード電極が形成されたものが提案されており（例えば、非特許文献１）、この種のＬＥＤチップを錐体よりもＬＥＤ部が実装基板に近い側となる形で実装基板に実装する際には、角錐コレットを用いることが考えられる。
【特許文献１】特開２００４−１５３０５５号公報
【特許文献２】特開平６−３１０５６６号公報
【非特許文献１】日経エレクトロニクス，日経ＢＰ社，２００８年２月１１日号，ｐ．１６−１７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記非特許文献１に開示されているようなＬＥＤチップを角錐コレットを用いて実装基板に実装する場合には、ＬＥＤチップを傾きなく安定して保持することが難しく、また、ＬＥＤチップに超音波を効率良く伝播させることが難しく、再現性が低下して生産性が低下してしまうという問題があった。また、角錐コレットの先端部のチップ吸着用凹所の深さ寸法が錐体１１の高さ寸法よりも小さい場合には、ＬＥＤチップを吸着することができなかった。
【０００６】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、六角錘状の錐体を有するチップを傾きなく安定して保持することができ、しかも、当該チップに超音波を安定かつ効率的に伝播させることができる吸着コレットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、六角錘状の錐体を有するチップを吸着するためのチップ吸着用凹所が先端部に形成され、チップ吸着用凹所に連通する真空吸着孔が形成された吸着コレットであって、チップ吸着用凹所は、六角形状に開口され六角錘状の錐体の各側面それぞれに面接触可能な６つの傾斜面で囲まれた六角錘状の凹所からなることを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、チップ吸着用凹所が、六角形状に開口され六角錘状の錐体の各側面それぞれに面接触可能な６つの傾斜面で囲まれた六角錘状の凹所からなるので、六角錘状の錐体を有するチップを傾きなく安定して保持することができ、しかも、当該チップに超音波を安定かつ効率的に伝播させることができる。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記真空吸着孔は、前記チップ吸着用凹所と中心線が一致するように形成されてなることを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、前記チップにおける前記錐体の頂部を真空吸着することができるので、前記チップをより安定して保持することができるとともに、前記チップに超音波をより効率的に伝播させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明は、六角錘状の錐体を有するチップを傾きなく安定して保持することができ、しかも、当該チップに超音波を安定かつ効率的に伝播させることができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下では、本実施形態の吸着コレットを利用した実装方法を適用して製造するデバイスの一例であってチップとしてＬＥＤチップを備えた発光装置について図１（ａ）に基づいて説明し、その後、本実施形態の吸着コレットについて図１および図２に基づいて説明する。
【００１３】
発光装置は、図１（ａ）に示すように、ＬＥＤチップ１０と、当該ＬＥＤチップ１０が実装された矩形板状の実装基板２０とを備えている。
【００１４】
実装基板２０は、電気絶縁性を有し且つ熱伝導率の高い窒化アルミニウム基板からなる絶縁性基板２０ａの一表面側に、ＬＥＤチップ１０のアノード電極１３ａおよびカソード電極１３ｂそれぞれが金属材料（例えば、Ａｕなど）からなるバンプ１４，１４を介して接合される配線パターン２３，２３、ＬＥＤチップ１０から放射された光を反射する複数の光反射膜２４が形成されている。なお、絶縁性基板２０ａは、ＬＥＤチップ１０で発生した熱を伝熱させる伝熱板を兼ねたものであり、ガラスエポキシ樹脂基板などの有機系基板に比べて熱伝導率の高いものであればよく、窒化アルミニウム基板に限らず、例えば、アルミナ基板や、ホーロー基板、表面にシリコン酸化膜が形成されたシリコン基板などを採用してもよい。また、配線パターン２３，２３は、Ｃｕ膜とＮｉ膜とＡｕ膜との積層膜により構成され、最上層がＡｕ膜となっている。また、各光反射膜２４は、Ｎｉ膜とＡｇ膜との積層膜により構成してあるが、材料や層構造は特に限定するものではなく、例えば、Ｎｉ膜とＡｌ膜との積層膜により構成してもよい。
【００１５】
ＬＥＤチップ１０は、青色光を放射するＧａＮ系の青色ＬＥＤチップであり、ｐ形窒化物半導体層と発光層とｎ形窒化物半導体層との積層構造を有するＬＥＤ部（発光部）１２、ｎ形窒化物半導体層に電気的に接続されたカソード電極１３ｂおよびｐ形窒化物半導体層に電気的に接続されたアノード電極１３ａが導電性を有するＺｎＯ結晶からなる六角錘状の錐体１１の下面側に形成されており、錐体１１よりもＬＥＤ部１２が実装基板２０に近くなる形で実装基板２０に実装されている。
【００１６】
ＬＥＤチップ１０のＬＥＤ部１２は、ｎ形窒化物半導体層をｎ形ＧａＮ層により構成し、発光層をＩｎＧａＮ層により構成し、ｐ形窒化物半導体層を発光層側のｐ形ＡｌＧａＮ層と当該ｐ形ＡｌＧａＮ層における発光層側とは反対側のｐ形ＧａＮ層とで構成してあるが、ＬＥＤ部１２の積層構造は特に限定するものではなく、発光層は単層構造に限らず、多重量子井戸構造ないし単一量子井戸構造でもよい。
【００１７】
また、ＬＥＤチップ１０は、カソード電極１３ｂが、ＬＥＤ部１２のｎ形窒化物半導体層に接する形で形成されて当該ｎ形窒化物半導体層と電気的に接続され、アノード電極１３ａが錐体１１の下面に接する形で形成され当該錐体１１を介してｐ形窒化物半導体層と電気的に接続されている。したがって、ｎ形窒化物半導体層と発光層とｐ形窒化物半導体層との平面サイズを同じにすることができる。ここで、ＬＥＤチップ１０のアノード電極１３ａおよびカソード電極１３ｂは、下層側のＴｉ膜と上層側のＡｕ膜との積層膜により構成されている。アノード電極１３ａおよびカソード電極１３ｂそれぞれと配線パターン２３，２３との間に介在するバンプ１４の数は特に限定するものではないが、バンプ１４の数が多いほどＬＥＤチップ１０と実装基板２０との間の熱抵抗を低減できて放熱性を高めることができる。
【００１８】
上述のＬＥＤチップ１０は、主表面がｃ面のサファイアウェハの主表面側に上記積層構造を有するＬＥＤ部１２をエピタキシャル成長法（例えば、ＭＯＶＰＥ法など）により成長し、その後、ＬＥＤ部１２を錐体１１の基礎となるＺｎＯウェハに固着してから、サファイアウェハを除去し、続いて、塩酸系のエッチング液を用いてエッチング速度の結晶方位依存性を利用した異方性エッチングを行うことによりＺｎＯウェハの一部からなる六角錘状の錐体１１を形成している。なお、ＺｎＯウェハとしては、水熱合成法を利用して製造したものを用いている。錐体１１の高さは、ＺｎＯウェハの厚さで規定することができ、本実施形態では、ＺｎＯウェハとして厚さが５００μｍのものを用いているので、錐体１１の高さは５００μｍとなっているが、ＺｎＯウェハの厚さは特に限定するものではない。また、錐体１１の下面に対する各側面それぞれの傾斜角は、ＺｎＯウェハの結晶軸方向で規定され、主表面がｃ面のＺｎＯウェハに対して上述の異方性エッチングを行うことにより錐体１１を形成しているので、下面に対する各側面それぞれの傾斜角が６０°となっている。
【００１９】
上述の発光装置では、ＬＥＤ部１２がＺｎＯ結晶からなる錐体１１の下面側に形成され錐体１１よりもＬＥＤ部１２が実装基板２０に近くなる形で実装基板２０に実装されており、ＺｎＯはサファイアに比べて屈折率がＧａＮに近いので、ＬＥＤチップ１０からの光取り出し効率を高めることができる。なお、波長が４５０ｎｍの光に対するＺｎＯの屈折率は２．１、ＧａＮの屈折率は２．４、サファイアの屈折率は１．８である。
【００２０】
以上説明した発光装置によれば、ＬＥＤチップ１０は、ｎ形窒化物半導体層とｐ形窒化物半導体層とを有するＬＥＤ部１２、ｎ形窒化物半導体層に電気的に接続されたカソード電極１３ｂおよびｐ形窒化物半導体層に電気的に接続されたアノード電極１３ａがＺｎＯ結晶からなる六角錘状の錐体１１の下面側に形成され、錐体１１よりもＬＥＤ部１２が実装基板２０に近くなる形で実装基板２０に実装されているので、ＬＥＤチップ１０の出射光の広がり角を大きくすることができる。
【００２１】
ここにおいて、単位立体角当たりの放射光強度が最大値に対して５０％以上となる角度範囲を光出射角（出射光の広がり角）と定義すると、上述の発光装置では、ＬＥＤチップ１０の光出射角が１２０°以上である。
【００２２】
上述の発光装置では、ＬＥＤチップ１０の発光色を青色光としてあるが、ＬＥＤチップ１０の発光色は青色光に限らず、例えば、赤色光、緑色光、紫色光、紫外光などでもよい。また、上述の発光装置において、ＬＥＤチップ１０から放射される光によって励起されてＬＥＤチップ１０よりも長波長の光を放射する蛍光体を含有した透光性材料により形成され実装基板２０との間にＬＥＤチップ１０を囲む形で実装基板２０に固着される色変換部材を設ければ、ＬＥＤチップ１０から放射される光と蛍光体から放射される光との混色光を得ることができ、例えば、ＬＥＤチップ１０として青色ＬＥＤチップを用い、蛍光体として黄色蛍光体を用いれば、白色光を得ることができる。
【００２３】
以下、上述の六角錘状の錐体１１を有するＬＥＤチップ１０を吸着する吸着コレット３０について図１および図２に基づいて説明する。
【００２４】
吸着コレット３０は、ＬＥＤチップ１０を吸着するためのチップ吸着用凹所３１が角柱状（ここでは、四角柱状）のコレット本体３０ａの先端部（図１（ａ）における下端部）に形成され、コレット本体３０ａに、チップ吸着用凹所３１に連通する真空吸着孔３２が形成されている。ここで、チップ吸着用凹所３１は、コレット本体３０ａの先端面側（下面側）が開放されており、真空吸着孔３２は、チップ吸着用凹所３１と中心線が一致するようにチップ吸着用凹所３１の上方に形成されている。なお、コレット本体３０ａの形状は四角柱状に限らず、例えば、六角柱状の形状でもよい。
【００２５】
吸着コレット３０は、超硬合金（ＷＣ、ＴｉＣ、ＴａＣなどの遷移元素系列の硬質金属炭化物粉末をＣｏ、Ｎｉなどの鉄族金属を結合剤として圧縮成形したのち、高温で焼結したもの）により形成してあるが、超硬合金に限らず、例えば、セラミック（例えば、窒化アルミニウム、アルミナ、酸化チタン、シリカなど）により形成してもよい。
【００２６】
ところで、吸着コレット３０のチップ吸着用凹所３１は、六角形状に開口され六角錘状の錐体１１の各側面１１ａそれぞれに面接触可能な６つの傾斜面３１ａで囲まれた六角錘状の凹所により構成されている。要するに、吸着コレット３０のチップ吸着用凹所３１は、ＬＥＤチップ１０の錐体１１に整合する形状に設計されている。また、吸着コレット３０の真空吸着孔３２は、円形状に開口されており、吸着コレット３０は、真空吸着孔３２の内周面とチップ吸着用凹所３１の各傾斜面３１ａとが連続して形成されている。ここにおいて、吸着コレット３０は、図２に示すように、コレット本体３０ａの中心線Ｍ１に対する各傾斜面３１ａの傾斜角θを３０°に設定し、中心線Ｍ１に直交する仮想平面（ここでは、コレット本体３０ａの先端面を含む平面）に対する各傾斜面３１ａの傾斜角βを６０°に設定してある。なお、真空吸着孔３２の中心線およびチップ吸着用凹所３１の中心線はコレット本体３０ａの中心線Ｍ１上に位置している。
【００２７】
また、吸着コレット３０は、吸着対象のＬＥＤチップ１０を吸着した状態において当該ＬＥＤチップ１０の錐体１１の下面がコレット本体３０ａの先端面を含む平面よりも突出するように、チップ吸着用凹所３１の深さ寸法を、吸着対象のＬＥＤチップ１０の錐体１１の高さ寸法よりも小さく設定してある。
【００２８】
次に、上述の吸着コレット３０を利用した実装方法について説明する。
【００２９】
本実施形態における実装方法では、配線パターン２３，２３の適宜部位上にバンプ１４，１４を設けた実装基板２０をダイボンド装置（図示せず）のステージの表面側に載置して保持し、上記ダイボンド装置の駆動部により上記ダイボンド装置のヘッド（ボンディングヘッド）に設けた吸着コレット３０を移動させて吸着コレット３０の真空吸着孔３２を通して真空吸引することで吸着コレット３０によりＬＥＤチップ１０を真空吸着させて保持し、その後、上記駆動部により吸着コレット３０を移動させてＬＥＤチップ１０のアノード電極１３ａおよびカソード電極１３ｂと上記ステージの上記表面側に保持された実装基板２０の配線パターン２３，２３上のバンプ１４，１４とを接触させ、ＬＥＤチップ１０、バンプ１４，１４および実装基板２０を規定の接合温度（例えば、１５０°）に加熱した状態で、上記ヘッド側から吸着コレット３０に適宜の圧力を印加してＬＥＤチップ１０を鉛直下方（上記中心線Ｍ１に沿った下方向）へ押し付け且つ同時に上記ダイボンド装置の超音波発生装置から吸着コレット３０に対して超音波を水平方向に印加することによりＬＥＤチップ１０のアノード電極１３ａおよびカソード電極１３ｂそれぞれと実装基板２０の配線パターン２３，２３とをバンプ１４，１４を介して接合する。なお、ＬＥＤチップ１０の加熱は、上記ヘッドに設けたヒータにより行えばよく、実装基板２０の加熱は、上記ステージに設けたヒータにより行えばよい。
【００３０】
以上説明した本実施形態の吸着コレット３０によれば、チップ吸着用凹所３１が、六角形状に開口され六角錘状の錐体１１の各側面１１ａそれぞれに面接触可能な６つの傾斜面３１ａで囲まれた六角錘状の凹所からなるので、六角錘状の錐体１１を有するＬＥＤチップ１０を傾きなく安定して保持することができ、しかも、微小なパーティクルがＬＥＤチップ１０に付着している場合でも、当該ＬＥＤチップ１０に超音波を安定かつ効率的に伝播させることができる。その結果、実装工程の再現性を高めることができて生産性の向上を図れる。また、上述の接合温度の低温化を図れ、ＬＥＤチップ１０への残留応力の発生やＬＥＤチップ１０への熱ダメージの発生を防止することができる。
【００３１】
また、本実施形態の吸着コレット３０は、真空吸着孔３２がチップ吸着用凹所３１と中心線が一致するように形成されているので、ＬＥＤチップ１０における錐体１１の頂部を真空吸着することができ、ＬＥＤチップ１０をより安定して保持することができるとともに、ＬＥＤチップ１０に超音波をより効率的に伝播させることができる。
【００３２】
なお、吸着コレット３０による吸着対象のチップは、ＬＥＤチップ１０に限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】実施形態の吸着コレットを示し、（ａ）は使用例の説明図、（ｂ）は概略下面図である。
【図２】同上における吸着コレットの概略断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０  ＬＥＤチップ（チップ）
１１  錐体
１１ａ  側面
１２  ＬＥＤ部
１３ａ  アノード電極
１３ｂ  カソード電極
１４  バンプ
２０  実装基板
２３  配線パターン
３０  吸着コレット
３１  チップ吸着用凹所
３１ａ  傾斜面
３２  真空吸着孔
【図１】
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【図２】
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