(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ツール本体の下端に装着された保持具と、前記保持具の下端に装着されたセラミック製の圧子と、互いに対向せしめられた前記保持具の下端面と前記圧子の上端面間に配されたヒータとを備え、かつ、前記ヒータが、発熱パターンを電気絶縁材で封止して成る熱圧着ツールにおいて、前記圧子の上端面に装着された前記ヒータを前記保持具の下端面に形成されている凹部内に位置せしめるように前記保持具に対して前記圧子を非接着固定手段により装着したことを特徴とする熱圧着ツール。
【請求項２】
請求項１に記載の熱圧着ツールにおいて、保持具が、凹部に連通せしめられるように貫通されたエアー吸引専用孔を有していると共に圧子が、凹部に連通せしめられるように貫通されたチップ吸着孔を有していることを特徴とする熱圧着ツール。
【請求項３】
請求項１に記載の熱圧着ツールにおいて、保持具が、凹部に連通せしめられるように貫通されたエアー吸引供給兼用孔及びエアー排出孔のうち、少なくともエアー吸引供給兼用孔を有していると共に圧子が、凹部に連通せしめられるように貫通されたチップ吸着孔を有していることを特徴とする熱圧着ツール。
【請求項４】
請求項１に記載の熱圧着ツールにおいて、保持具が、凹部に連通せしめられるように貫通されたエアー供給専用孔及びエアー排出孔を有していることを特徴とする熱圧着ツール。
【請求項５】
請求項１に記載の熱圧着ツールにおいて、保持具が、凹部に連通させないように貫通されたエアー供給専用孔を有していることを特徴とする熱圧着ツール。
【請求項６】
ツール本体の下端に装着された保持具と、前記保持具の下端に非接着固定手段により装着されたセラミック製の圧子と、前記圧子の下端側面に装着されたヒータとを備え、かつ、前記ヒータが、発熱パターンを電気絶縁体で封止して成ることを特徴とする熱圧着ツール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶基板等の各種の回路基板に半導体チップをボンディングする際に用いられる熱圧着ツールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液晶基板等、各種の回路基板に半導体チップをボンディングする際に用いられる熱圧着ツールは、各種型式ものが公知である。
【０００３】
その一つとして、例えば、特開平７−８６３４１号公報において開示されているように、ツール本体の下端に装着されたセラミック製の保持具の下端面とヒータの上端面とを接合すると共に、前記ヒータの下端面とセラミック製の圧子の上端面とを接合して成る熱圧着ツールが挙げられる。
【０００４】
なお、かかるヒータは、電気絶縁材である一対のセラミック薄板で発熱パターンを挟み、両セラミック薄板を接合して封止したもの、或いは、圧子の上端面に印刷された発熱パターンを電気絶縁材であるガラスで封止したものが用いられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この種の熱圧着ツールは、接着剤を用いて各部を接合している関係上、接着剤の塗布厚さのばらつきに起因する熱膨脹の相違や接着剤の熱膨脹と電気絶縁材のそれとの相違等の影響を受けて圧子の下端面（ボンディング箇所に押し付けられる面）の平行度が経時的に変化し易く一定しないといった欠点を有していた。
【０００６】
なお、かかる平行度は、特に、ミクロン単位の精度が要求されるボンディングにおいて問題視され、かつ、それを一定に保たないと、ボンディング時にチップずれ等が生じて高精度のボンディングが困難になる。
【０００７】
本発明は、このような欠点に鑑み、それを解消すべく鋭意検討の結果、その一つとして、保持具の下端面に形成されている凹部内に、セラミッシ製圧子の上端面に装着されているヒータを位置せしめるように、保持具に対して圧子を非接着固定手段により装着すればよいことを見い出すと共に、他の一つとして、その下端側面にヒータを装着した圧子を、保持具の下端に対して非接着固定手段により装着することによっても同様に解決し得ることを見い出したものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明に係る熱圧着ツールの一つは、ツール本体の下端に装着された保持具と、前記保持具の下端に装着されたセラミック製の圧子と、互いに対向せしめられた前記保持具の下端面と前記圧子の上端面間に配されたヒータとを備え、かつ、前記ヒータが、発熱パターンを電気絶縁材で封止して成る熱圧着ツールにおいて、前記圧子の上端面に装着された前記ヒータを前記保持具の下端面に形成されている凹部内に位置せしめるように前記保持具に対して前記圧子を非接着固定手段により装着したことを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明に係る熱圧着ツールの他の一つは、請求項２に記載するように、請求項１に記載の熱圧着ツールにおいて、保持具が、凹部に連通せしめられるように貫通されたエアー吸引専用孔を有していると共に圧子が、凹部に連通せしめられるように貫通されたチップ吸着孔を有していることを特徴とするものである。
また、本発明に係る熱圧着ツールの他の一つは、請求項３に記載するように、請求項１に記載の熱圧着ツールにおいて、保持具が、凹部に連通せしめられるように貫通されたエアー吸引供給兼用孔及びエアー排出孔のうち、少なくともエアー吸引供給兼用孔を有していると共に圧子が、凹部に連通せしめられるように貫通されたチップ吸着孔を有していることを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明に係る熱圧着ツールの他の一つは、請求項４に記載するように、請求項１に記載の熱圧着ツールにおいて、保持具が、凹部に連通せしめられるように貫通されたエアー供給専用孔及びエアー排出孔を有していることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明に係る熱圧着ツールの他の一つは、請求項５に記載するように、請求項１に記載の熱圧着ツールにおいて、保持具が、凹部に連通させないように貫通されたエアー供給専用孔を有していることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明に係る熱圧着ツールの他の一つは、請求項６に記載するように、ツール本体の下端に装着された保持具と、前記保持具の下端に非接着固定手段により装着されたセラミック製の圧子と、前記圧子の下端側面に装着されたヒータとを備え、かつ、前記ヒータが、発熱パターンを電気絶縁体で封止して成ることを特徴とするものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
熱圧着ツールの先端部が示されている図１において、熱伝導の低い金属材で構成されたツール本体１の下端に、セラミック製の保持具２がボルト締めされていると共にセラミック製の保持具２の下端に、セラミック製の圧子３が装着されている。
【００１４】
すなわち、圧子３は、ボルト・ナット４で保持具２に固定され、その上端面３ａが保持具２の下端面２ａに圧接されているが、この圧子３は、各種のセラミック材のうち、熱伝導率が良く、しかも、単位面積当り発熱効率が高くて急速加熱による熱衝撃に対しても強い窒化アルミニュームで構成されている。
【００１５】
一方、保持具２は、熱伝導の悪いセラミック材（例えば、ムライト）で構成されている。なお、前者（圧子３）に対し、後者は可能な限り熱膨脹係数が近似したものが選択され、従って、その限りにおいては、セラミック以外の材質のものであってもよい。
【００１６】
加えて、圧子３の上端面３ａにヒータ５が装着されているが、このヒータ５は、図２において示されているように、圧子３の上端面３ａ上にスクリーン印刷された発熱パターン６を電気絶縁材７で封止して構成されている。
【００１７】
なお、かかる封止は、溶解ガラス（電気絶縁材）を発熱パターン６（例えば、白金パラジュウム）上に薄く塗布し硬化させている。しかし、ガラス以外の、他の適当な電気絶縁材７を用いることもできる。
【００１８】
また、発熱パターン６は、図示されていない電源に接続されていると共に、ヒータ５は、保持具２の下端面２ａに形成されている凹部８内に位置されているが、この凹部８は、周壁で囲まれた態様に形成、すなわち、図示されていない前後方向にも周壁が形成されている。
【００１９】
更に、圧子３に、その下端面３ｂと凹部８の壁面とに開口されたチップ吸着孔９が穿設されていると共に保持具２に、その側面２ｂと凹部８の壁面とに開口されたエアー吸引専用孔１０が穿設されている。
【００２０】
また、保持具２の側面２ｂに、その一端がエアー吸引専用孔１０と接続されるようにエアー吸引用耐圧ホース１１が装着されている。なお、このエアー吸引用耐圧ホース１１の図示されていない他端は、真空ポンプに連結されている。
【００２１】
その為、前記真空ポンプを運転して、チップ吸着孔９から吸気し得るから、半導体チップを吸着保持することができ、かつ、半導体チップを吸着保持した状態において、ツール本体１を下方へ移動させてボンディングすることができる。
【００２２】
また、ツール本体１は、図示されていないＸＹＺテーブルを介して三軸方向へ移動し得るように装着されている。また、ボンディング時において、保持具２及び圧子３がヒータ５で加熱される。
【００２３】
しかし、ヒータ５が凹部８内に位置され、しかも、圧子３を保持具２に対してボルト締めにより装着しているので、圧子３の下端面３ｂ（ボンディング箇所に押し付けられる面）の平行度が経時的に変化するのを防止することができる。
【００２４】
すなわち、加熱時において、発熱パターン６を封止しているガラス（電気絶縁材）が熱膨脹するが、凹部８内に位置されているので、その影響が保持具２及び圧子３に対して及ぶのを防止することができると共に、保持具２に対して圧子３をボルト締めにより装着しているので、この箇所に不均一な熱膨脹が発生するのを防止することができ、これ等の相乗効果により、圧子３の下端面３ｂ（ボンディング箇所に押し付けられる面）の平行度が経時的に変化するのを防止することができる。
【００２５】
なお、ヒータ５が凹部８内に位置されているから、ボンディング時において、発熱パターン６の封止部（電気絶縁材で被覆している部分）に加圧力が作用するのを防止することができ、従って、発熱パターン６の断線も防止することもできる。
【００２６】
そして、圧子３が半導体チップを吸着保持していない時においては、チップ吸着孔９から凹部８内に吸気することができて、そこを冷却することもできるから、この点からしても有効であり、かつ、凹部８内のエアーの断熱効果により保持具２の上部側への熱伝導を抑制することができると共に高速冷却を可能にすることもできる。
【００２７】
なお、保持具２に対する圧子３の装着は、ボルト締めだけでなく、適当なクランプ等で装着してもよく、要するに接着剤を使用しない固定手段、すなわち、非接着固定手段により装着すればよい。
【００２８】
また、ヒータ５は、圧子３の上端面３ａ上にスクリーン印刷された発熱パターン６を電気絶縁材７で封止して成るものが好ましいが、一対のセラミック薄板（電気絶縁材）で発熱パターンを挟み、両セラミック薄板を接着して封止したものであってもよい。
【００２９】
しかし、発熱パターン６を圧子３の上端面３ａ上にスクリーン印刷したものの方が、熱伝導性に優れていると共に、コンパクトにすることができるので好ましい。なお、エアーは、常温エアー、冷却エアーのいずれであってもよく、必要に応じて選択される。
【００３０】
次に、図３において示されている他の実施形態について述べると、これにおいては、保持具２に、エアー吸引供給兼用孔１５及びエアー排出孔１４が穿設されていると共に、三方切換弁１３を介してエアー吸引用耐圧ホース１１及エアー供給用耐圧ホース１２が装着されている。
【００３１】
その為、三方切換弁１３を所定に開閉制御して、チップ吸着孔９からエアーを吸引したり、或いは、チップ吸着孔９及びエアー排出孔１４からエアーを排出することができる。
【００３２】
すなわち、エアー供給用耐圧ホース１２からのエアー供給は、必要に応じて行われ、これにより保持具２及び圧子３を冷却して過度に加熱されるのを防止することができる。
【００３３】
また、先行の高温度のボンディングに続いて、それよりも低温度のボンディングを行う際、強制的に低温度に制御することができ、従って、ツールの温度制御の迅速化を図ることもできる。
【００３４】
なお、エアー排出孔１４からの排気は、これと接続されるように保持具２に装着されているエアー排出用耐圧ホース（図示されていない）を経て行われるが、その際、かかるエアー排出用耐圧ホースが接続されている弁（図示されていない）が開口され、かつ、この弁は、チップ吸着孔９からエアーを吸引するときには閉じられる。
【００３５】
このように、エアー吸引供給兼用孔１５及びエアー排出孔１４を穿設するのが好ましい。しかし、エアー排出孔１４を穿設しないでエアー吸引供給兼用孔１５だけを穿設してもよい。
【００３６】
その場合においては、チップ吸着孔９だけからエアーが排出されるので、エアー排出孔１４及びチップ吸着孔９の両方から排出される場合に比して冷却効果が劣る。従って、必要に応じてどちらか一方を選択すればよい。
【００３７】
次に、図４において示されている実施形態について述べると、これにおいては、保持具２に、エアー供給専用孔１６及びエアー排出孔１４が穿設されているが、圧子３にチップ吸着孔が穿設されていない。
【００３８】
その為、半導体チップを吸着保持することができないが、ツール本体１が、ＸＹＺテーブルを介して三軸方向へ移動にし得るように装着されているので、図１，３に示されている熱圧着ツールと同様にボンディング（熱圧着）することができる。
【００３９】
更に、図５においても、圧子３にチップ吸着孔が穿設されていない実施形態が示されているが、これにおいては、保持具２に、凹部８の周壁面に対して開口させないようにエアー供給専用孔１６を貫通せしめて設けている。従って、このツールにおいても冷却効果を得ることができる。
【００４０】
以上、保持具２の下端面２ａに形成されている凹部８内に、圧子３の上端面３ａに装着されているヒータ５を位置せしめるように保持具２に対して圧子３を非接着固定手段により装着した実施形態について述べたが、続いて、それらと異なる他の実施形態、すなわち、図６において示されている実施形態について述べると、これにおいては、圧子３の下端側面２０にヒータ５が装着され、かつ、圧子３が、保持具２に対してボルト・ナット２１（非接着固定手段）により装着されている。
【００４１】
よって、加熱時において、発熱パターン６を封止しているガラス（電気絶縁材）が熱膨脹しても、その影響により圧子３の下端面３ｂ（ボンディング箇所に押し付けられる面）の平行度が経時的に変化するのを防止することができる。なお、圧子３は、チップ吸着孔９を穿設したもの又は穿設しないもののいずれであってもよく、必要に応じて選択される。
【００４２】
【発明の効果】
上述の如く、請求項１，６に記載の発明によると、圧子３の下端面３ｂ（ボンディング箇所に押し付けられる面）の平行度が経時的に変化するのを防止することができる熱圧着ツールが得られる。
【００４３】
また、請求項２，３，４及び５に記載の発明によると、被加熱部の強制冷却が可能であって、圧子３の下端面３ｂの平行度が経時的に変化するのを、より有効に防止することができる熱圧着ツールが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】熱圧着ツールの先端部の正面図である。
【図２】圧子の斜視図である。
【図３】他の熱圧着ツールの先端部の正面図である。
【図４】他の熱圧着ツールの先端部の正面図である。
【図５】他の熱圧着ツールの先端部の正面図である。
【図６】他の熱圧着ツールの先端部の正面図である。
【符号の説明】
１  ツール本体
２  保持具
２ａ  保持具の下端面
２ｂ  保持具の側面
３  圧子
３ａ  圧子の上端面
３ｂ  圧子の下端面
５  ヒータ
６  発熱パターン
７  電気絶縁材
８  凹部
９  チッブ吸着孔
１０  エアー吸引専用孔
１４  エアー排出孔
１５  エアー吸引供給兼用孔
１６  エアー供給専用孔
２０  圧子の下端側面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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