(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボンディング対象チップを加熱及び加圧して基板等に接合するボンディングツールにおいて、複数に分岐させた電力供給手段からボンディングツールに直接電力を供給してボンディングツール自体を加熱する手段と、対になった熱電対からなり、対の一方の熱電対をボンディングツールの所望位置に取り付けると同時に他の熱電対をそれと反対側に取り付けてなる温度検知手段を有することを特徴とするボンディングツール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボンディング対象の半導体チップ等を加熱及び加圧して回路基板等に接合するボンディング装置におけるボンディングツールの改良に関するものであり、詳しくは複数に分岐させた電力供給手段から直接電力が供給され加熱されるボンディングツールへの熱電対の取付手段に特徴を有するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりボンディングツールの温度制御を行うため、熱電対をボンディングツールに取り付けるものが知られている。一般的にはボンディングツールに一つの熱電対を使用するのが通常であるが、公開実用新案公報（実開平１−５８９３７号）記載のように複数のヒータを使用するものについては２つの熱電対を接続するものも知られている。
【０００３】
上記のように二つの熱電対を使用する場合の熱電対２１，２２の接続位置は図９に示すように片側に設定するのが一般的である。
【０００４】
ところで近年ボンディングツールの加熱手段として別設のヒータを用いずボンディングツール自体に直接電力を供給し、ボンディングツール自体を発熱させるものが用いられるようになっている。熱圧着用セラミックヒートツールと称されるものもかようなボンディングツールである。このような加熱手段をとる場合にボンディングツールの温度分布のばらつきを抑えるため電力供給ケーブルを幾つかに分岐させることが考えられる。
【０００５】
例えば、電力供給ケーブルを二股に分岐させた場合、各二線接続となり、第一乃至第四の電極が存在することになる。例えば図９のように接続された場合、二つの熱電対２１、２２を第三の電極１３と第四の電極１４側に取り付けてあると、第一の電極１１又は第二の電極１２が接続不良を起こしたときに、２つの熱電対２１、２２を利用していたとしても、加熱不良が検知できない。逆に熱電対２１、２２を第一の電極１１と第二の電極１２側に取り付けると第三の電極１３又は第四の電極１４の接触不良による加熱不良が検知できないという問題点が生じる。
【０００６】
第一乃至第四の電極の中で、例えば第一の電極１１が接触不良の場合、ヒータ通電を行なうと第一の電極１１付近のヒータ面が、他の面と比べ、温度が低くなりヒータ面全体の均一温度分布がくずれることになる。そしてこのまま使用を継続することはボンディングツールを損傷するおそれがあった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、如上のような問題点を熱電対の取付位置により解決し、熱電対の起電力差から表面温度の不均一を判定して、熱圧着半導体等の基板等への接合不良をも検知し、さらにはボンディングツール自体の損傷を未然に防ごうとするボンディングツールを提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するため、ボンディング対象チップを加熱及び加圧して基板等に接合するボンディングツールにおいて、複数に分岐させた電力供給手段からボンディングツールに直接電力を供給してボンディングツール自体を加熱する手段と、対になった熱電対からなり、対の一方の熱電対をボンディングツールの所望位置に取り付けると同時に他の熱電対をそれと反対側に取り付けてなる温度検知手段とを採用した。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図示の実施例とともに本発明の実施の形態について説明する。図１が、本発明に係るボンディングツールを有するボンディング装置の概要を示す斜視図であり、該ボンディング装置は、ボンディング対象チップである半導体チップ３を、加熱及び加圧して基板２に接合するボンディングツール１、ボンディングツール１の先端に装着され、半導体チップ３を吸着保持するツールヘッド４を有する。
【００１０】
ボンディングツール１は、図示されていないＺ軸駆動機構及びΘ軸駆動機構により、基板２に対して上下方向の移動及び水平方向の角度調整可能とされている。尚、基板２は、図示されていない基板ステージにてＸＹ軸方向に移動可能とされている。
【００１１】
本実施例において、ボンディングツール１は、電気抵抗の大きい炭化珪素の熱圧着用セラミックからなるものを利用している。この素材は電気抵抗が非常に大きく、小さな電圧で大きな熱量を得られるため選定されているが、ボンディングツール１の素材は加熱に適する素材であればよく、セラミック以外の材質のボンディングツールでもよい。尚、ツールヘッド４は半導体チップ３に対応して交換可能なもので、従来より利用されているものである。
【００１２】
ボンディングツール１には、複数に分岐させた電力供給手段であるケーブル５からボンディングツール１に直接電力を供給してボンディングツール１自体を加熱する。図１に従って説明すれば、ボンディングツール１には、加熱電力供給用のケーブル５が、図１中左右より接続されている。更に、ボンディングツール１には、図１中左右両側より熱電対２１、２２が接続されている。
【００１３】
温度検知手段は、対になった熱電対からなり、対の一方の熱電対をボンディングツール１の所望位置に取り付けると同時に他の熱電対をそれと反対側に取り付けてなる。第一の熱電対と第二の熱電対をともに温度フィードバックとして制御に用い、第一の熱電対と第二の熱電対の起電力の差に閾値を設けるような比較回路を追加することにより加熱不良を検出する。
【００１４】
図２は、第一実施例に係るボンディングツール１を下面より観察した状態の説明図であり、電源６から図中左右に分かれたケーブル５は、ボンディングツール１手前で二股に分岐し、ボンディングツール１の左右の側面の端近くに設けられた四つの電極、すなわち第１の電極１１、第二の電極１２、第三の電極１３、及び第四の電極１４に接続されている。
【００１５】
図２では電極１１，１２，１３，１４は、ボンディングツール１の側面（図１中左右の側面）に設けられているが、図７に示す第六実施例のようにボンディングツール１の先端面に設けられていても良く、図示されていないが、ボンディングツール１の前後側面に設けられていても良い。
【００１６】
そして、図２の例では熱電対は二つ用いられており、第一の電極１１と第二の電極１２の中間位置のボンディングツール１側面に第一の熱電対２１が取り付けられており、反対側の面となる第三の電極１３と第四の電極１４との中間位置に第二の熱電対２２が取り付けられている。これにより第一の熱電対２１により第一の電極１１と第二の電極１２の接続不良が検出可能となり、第二の熱電対２２により第三の電極１３と第四の電極１４の接続不良が検出可能となる。
【００１７】
図３は、第二実施例に係るボンディングツール１を下面より観察した状態の説明図であり、第一実施例との差は、熱電対２１、２２の取付位置の相違である。すなわち、熱電対は二つ用いられており、第一の電極１１と第三の電極１３との中間位置のボンディングツール１側面に第一の熱電対２１が取り付けられており、反対側の面となる第二の電極１２と第三の電極１３との中間位置に第二の熱電対２２が取り付けられている。これにより第一の熱電対２１により第一の電極１１と第三の電極１３の接続不良が検出可能となり、第二の熱電対２２により第二の電極１２と第四の電極１４の接続不良が検出可能となる
【００１８】
図４は、第三実施例を示す説明図であり、この実施例では４つの熱電対２１，２２，２３，２４が用いられており、第一の熱電対２１は、第一の電極１１の近くに、第二の熱電対２２は第二の電極１２の近くに、第三の熱電対２３は第三の電極１３の近くに、第四の熱電対２４は第四の電極１４の近くに取り付けられている。各電極１１、１２、１３、１４に対応した熱電対２１、２２、２３、２４が、それらの接続不良を検出する。
【００１９】
図５は、第四実施例に係るボンディングツール１を下面より観察した状態の説明図であり、熱電対は４つ用いられており、第一の電極１１と第二の電極１２の中間位置のボンディングツール１側面に第一の熱電対２１が取り付けられており、反対側の面となる第三の電極１３と第四の電極１４との中間位置に第二の熱電対２２が取り付けられている。更に、第一の電極１１と第三の電極１３との中間位置のボンディングツール１側面に第三の熱電対２３が取り付けられており、反対側の面となる第二の電極１２と第三の電極１３との中間位置に第四の熱電対２４が取り付けられている。
【００２０】
図６は第五実施例を示す説明図であり、図４に示される第三実施例の変形である。この実施例では４つの熱電対２１，２２，２３，２４が、４つの電極１１，１２，１３，１４の近くに取り付けられている点は図４の例と同じであるが、図４の実施例が、電極１１，１２，１３，１４と熱電対２１、２２，２３，２４が、同一側面に存在するが、図６の実施例では、これらが異なる側面に存在する点で異なっている。各電極１１、１２、１３、１４に対応した熱電対２１、２２、２３、２４が、それらの接続不良を検出する。
【００２１】
【発明の効果】
本発明は、ボンディング対象チップを加熱及び加圧して基板等に接合するボンディングツールにおいて、複数に分岐させた電力供給手段からボンディングツールに直接電力を供給してボンディングツール自体を加熱する手段を採用したとしても、一方の熱電対をボンディングツールの所望位置に取り付けると同時に他の熱電対をそれと反対側に取り付けてなるので、熱電対の起電力の差より表面温度の不均一を判定可能となった。
【００２２】
その結果、熱圧着半導体チップの接合不良が検知でき、更に、直接加熱されるボンディングツールの損傷を未然に防止できるものとなった。
【００２３】
尚、実施例の効果ではあるが、第三の熱電対、第四の熱電対を追加し、平衡回路を組むことにより温度分布の不均一場所を推定することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ボンディング装置の概要を示す斜視図
【図２】第一実施例を下面より観察した状態の説明図
【図３】第二実施例を下面より観察した状態の説明図
【図４】第三実施例を下面より観察した状態の説明図
【図５】第四実施例を下面より観察した状態の説明図
【図６】第五実施例を下面より観察した状態の説明図
【図７】第六実施例を下面より観察した状態の説明図
【図８】従来のボンディング装置の概要を示す斜視図
【図９】従来のボンディングツールを下面より観察した状態の説明図
【符号の説明】
１．．．．ボンディングツール
２．．．．基板
３．．．．半導体チップ
４．．．．ツールヘッド
５．．．．ケーブル
６．．．．電源
１１．．．．第一の電極
１２．．．．第二の電極
１３．．．．第三の電極
１４．．．．第四の電極
２１．．．．第一の熱電対
２２．．．．第二の熱電対
２３．．．．第三の熱電対
２４．．．．第四の熱電対
【図１】
0003648668.tif 000002
【図２】
0003648668.tif 000003
【図３】
0003648668.tif 000004
【図４】
0003648668.tif 000005
【図５】
0003648668.tif 000006
【図６】
0003648668.tif 000007
【図７】
0003648668.tif 000008
【図８】
0003648668.tif 000009
【図９】
0003648668.tif 000010