(57)【要約】本発明は、圧力が加わる下で接着剤を加熱することによって、少なくとも１つの支持要素および／または複数の第２の半導体構成要素に複数の第１の半導体構成要素を接続および／または電気的に接触させるサーモードデバイスに関する。該サーモデバイス（１）は、基部（２、３、４）と、加熱要素（７）とを備えており、該加熱要素（７）は、該基部（２、３、４）から導き出され得、圧力が加わる下で該第１の半導体構成要素のうちの少なくとも１つに作用し得る。該基部（２、３、４）は、その下面に、垂直に配向され、互いに隣り合って配置される複数の加熱板（５）を備えており、各加熱板（５）は、その正面側および下面（５ａ）に複数の延長可能な加熱要素（７）を有し、該加熱要素は、それぞれの下面に割り当てられる第１の半導体構成要素に導き出され得る。
2009505387.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力が加わる下で接着剤を加熱することによって、少なくとも１つの支持要素および／または複数の第２の半導体構成要素に、複数の第１の半導体構成要素を接続および／または電気的に接触させるサーモードデバイスであって、
該サーモードデバイス（１）は、
基部本体（２、３、４）と、
加熱要素（７）と、
を備えており、
該加熱要素（７）は、該基部本体（２、３、４）から延出され得、該圧力が加わる下で該第１の半導体構成要素のうちの少なくとも１つに作用し、
該基部本体（２、３、４）は、その下面に、垂直に配向され、互いに隣り合って配置される複数の加熱板（５）を有することを特徴とし、
各加熱板（５）は、その端部および下面（５ａ）に複数の該延長可能な加熱要素（７）を有し、該加熱要素（７）のそれぞれの下面に第１の半導体構成要素が割り当てられる、
サーモードデバイス。
【請求項２】
各加熱要素は、円筒形のピン（７）であり、該円筒形のピンは、前記加熱板（５）の内部で上下に変位し得ることを特徴とする、請求項１に記載のサーモードデバイス。
【請求項３】
互いに平行に配置される前記加熱要素（７）の間の距離（８）は、１０ｍｍ未満であり、好適には４ｍｍ未満であることを特徴とする、請求項１または請求項２のうちのいずれか１項に記載のサーモードデバイス。
【請求項４】
各円筒形のピン（７）は、相補形状の円筒形チャネル（９）の内部に変位し得るように配置されることを特徴とする、請求項２または請求項３のいずれか１項に記載のサーモードデバイス。
【請求項５】
ばね要素（１２）、および該ばね要素（１２）のばねの力を個別に調整するために該ばね要素の上に配置された調整要素が、前記円筒形のピン（７）の上に配置されることを特徴とする、請求項４に記載のサーモードデバイス。
【請求項６】
空気圧縮エアクッションが、前記円筒形のピン（７）の上に配置されることを特徴とする、請求項４に記載のサーモードデバイス。
【請求項７】
圧力制御システムが、前記圧縮エアクッションによってもたらされるばね効果を個別に調整するための前記調整要素として提供されることを特徴とする、請求項６に記載のサーモードデバイス。
【請求項８】
前記調整要素は、調整スクリュー（１３）として設計されることを特徴とする、請求項５に記載のサーモードデバイス。
【請求項９】
各加熱板（５）は、該加熱板（５）を加熱するために、少なくとも１つの電熱線（１４）を含むことを特徴とする、請求項１から請求項８のうちの１項に記載のサーモードデバイス。
【請求項１０】
各加熱板（５）は、ワイヤ型温度センサ（１５）を含むことを特徴とする、請求項１から請求項９のうちの１項に記載のサーモードデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前文部によれば、圧力が加わる下で接着剤を加熱することによって、少なくとも１つの支持要素および／または複数の第２の半導体構成要素に複数の第１の半導体構成要素を接続および／または電気的に接触させるサーモードデバイス（ｔｈｅｒｍｏｄｅ  ｄｅｖｉｃｅ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
超小型電子アセンブリを生成するために、例えばシリコンチップなどの半導体構成要素は、フリップチップとしても用いられ得、アンテナを備え得る支持基板に取り付けられるか、または同様にシリコンチップであり得る他の半導体構成要素に取り付けられ得る。半導体構成要素のそのような取り付けのために、半導体構成要素を固定し、かつ同時にチップの接続点と、支持基板の接続点またはさらなるチップの接続点との間に電気的な接触を提供するために、触圧接着剤が頻繁に使用される。このために用いられる触圧接着剤、またはハンダは、サーモードユニットを用いて、上昇した温度でかつ圧力が加わる下で通常は硬化される。
【０００３】
従来は、このために用いられるサーモードデバイスは、例えば特許文献１から公知のように、その下面に加熱本体を有し、該加熱本体は、接続される構成要素および伝熱工程の間に該構成要素間に配置された接着剤に圧力を加えるかまたは解放するために、垂直面に沿って上下方向に変位し得る。単一のサーモードを有するそのようなサーモードデバイスは、しばしばラム（ｒａｍ）に配置される。サーモードは、次いで個々の圧力および温度のパラメータによって、個別に作用されなくてはならない。個々のサーモードに向けられるそのような作動工程は、複雑な設計を必要とし、この設計は、複数のそのようなサーモードが、共通の接続デバイスに配置されるので、生成するために費用がかかる。
【０００４】
接続デバイスを形成するために組み合わされたそのような個々のサーモードデバイスは、個々のサーモードを保持するガイド要素の寸法、またはサーモードの中に変位可能なように配置される加熱要素の寸法によって定義される、サーモードデバイス間の最小の距離で互いに隣り合うように配置され得る。このような個々のサーモードデバイスのそれぞれは、それぞれの加熱デバイスを有するので、そのような個別のサーモードデバイスの外部寸法は、あまりにも大きくなり、これら個別のサーモードデバイスを、例えば１０ｍｍ未満の距離に、平行に互いに隣り合うように配置することは、不可能である。
【０００５】
代替的に、複数のサーモードが共通の板の下面に配置されることを特徴とするサーモードデバイスが公知であり、そのようなサーモードは、個別に圧力を調整され得ない。結果として、例えば支持基板に接続されるべき複数の半導体構成要素を含む支持基板に、傾けたり傾斜をつけられたりしない板を配置する必要性が必然的にあり、これは、傾斜した板の場合には、最初にサーモードによって接触されるそれらの半導体構成要素が損傷を受けることを防止するためである。
【０００６】
原理的には、基部本体によって圧力が加えられている間に取り付けられなくてはならない半導体構成要素のさらなる小型化によって、そのような小型半導体構成要素への損傷の危険性が増している。これは、取り付けられた半導体構成要素の故障に繋がる。
【特許文献１】米国特許第４，７３６，８８２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、本発明の目的は、複数の半導体構成要素の間に僅かな距離しかないときでさえも、該複数の半導体構成要素に用いられる接着剤部分の同時的な硬化を可能にする、少なくとも１つの支持要素および／または複数の第２の半導体構成要素に複数の第１の半導体構成要素を接続および／または電気的に接触させるサーモードデバイスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的は、請求項１の特徴部によって達成される。
【０００９】
本発明の中心的な概念は、圧力が加わる下で接着剤を加熱することによって、少なくとも１つの支持要素および／または複数の第２の半導体構成要素に複数の第１の半導体構成要素を接続および／または電気的に接触させるサーモードデバイスを提供することであって、該基部本体は、その下面に、垂直に配向され、かつ互いに隣り合って配置される複数の加熱板を有し、各加熱板は、その端部および下面に複数の延長可能な加熱要素を有し、該加熱要素のそれぞれの下面に第１の半導体構成要素が割り当てられる。このようにして、個々の接着剤を不均一に加熱すること、および個々の第１の半導体構成要素に不均一に圧力を加えることなしに互いに隣接して配置される複数の第１の半導体構成要素に同時に圧力を加えることが可能である。むしろ、複数の加熱板の配置によって、それぞれの場合においてこれら加熱要素から突出し、円筒形のピンとして設計され得る個々の加熱要素の均一な加熱を保証することが可能である。
【００１０】
これらの円筒形のピンは、基部本体の内部の相補形状の円筒形チャネル内に配置され、その結果として該ピンの後部、すなわち上部側で、ばね要素を用いるばねの力によって作用され得ることによって上下に移動され得、このばねの力が調整スクリューなどの調整要素を用いて調整され得る場合には、個々のばねの力は、さまざまな第１の半導体構成要素に対して設定され得る。このようにして、ばねの力は、第１の構成要素が１０ｍｍ未満、または４ｍｍ未満の距離で配置されるときにも、さまざまな接着剤の使用、またはさまざまな高さの半導体構成要素の使用に応じた単純な方法で個別に設定され得る。
【００１１】
ばね要素を用いる代わりに、円筒形のピンの変位運動に対する減衰方法として作用するために、エアクッションもまた、提供され得る。
【００１２】
円筒形のピンのそのような配置のおかげで、支持基板と第１の半導体構成要素との間の高さの差は、補償され得る。
【００１３】
このことは、複数の第１の半導体構成要素が共通の支持基板上に互いに隣り合うように配置されるときに、特に関連がある。
【００１４】
電気エネルギーを用いて加熱板を加熱するために、少なくとも１つの電熱線が、各加熱板の内部に、好適にはへびのような形状で配置される。これは、各加熱板の均一な加熱をもたらし、故にこの加熱板に配置された全ての円筒形のピンの均一な加熱をもたらし、該円筒形のピンは、その下に配置された第１の半導体構成要素および第１の構成要素の下に配置された接着剤の部分に熱を伝える。
【００１５】
各加熱板の均一な加熱は、好適にはこれらの加熱板の内部に配置されたワイヤ型の温度センサによって監視され、制御ユニットを用いて制御され、また、調節ユニットを用いて調節される。
【００１６】
さらなる有利な実施形態は、従属請求項から明らかとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
有利かつ適切な特徴は、図面と関連した以下の記述において見出され得る。
【００１８】
図１は、斜め下からの斜視図で、本発明の一実施形態に従ったサーモードデバイスを示す。サーモードデバイス１は、基部本体を含み、該基部本体は、３つの基部本体パーツ２、３および４から成る。
【００１９】
多くの垂直配向の加熱板５が、それらの最も大きな表面または主要面が、互いを支えるように基部本体パーツ２の中に互いに隣り合って配置される。
【００２０】
加熱板５は、端部および下面５ａを有し、該下面に複数の開口部６が配置され、該開口部は、互いに平行に配置される円筒形チャネルの開口部を表す。
【００２１】
それぞれの場合において、円筒形のピン７は、各円筒形チャネル９に、または選択された円筒形チャネルのみに変位可能なように配置される。円筒形のピン７の下面は、加熱板５の端部および下面５ａから延出され得る。
【００２２】
円筒形のピン７と円筒形チャネルとの間の距離８は、好適には４ｍｍ未満の大きさであり、これは、支持要素または第２の半導体構成要素に接続されるべき、複数の第１の半導体要素（ここには示されていない）の間の距離に一致する。
【００２３】
図２は、幅方向に沿った斜視断面図で、図１に示されるサーモードデバイスを示す。同一の構成要素または同一の機能を行う構成要素は、同一の参照番号が提供される。
【００２４】
基部本体パーツ２、３および４を有する基部本体は、底部から頂部の始めから終わりまで貫通している円筒形チャネル９を有し、該チャネルは、頂部の開口部１０で終わることが、図２に示される断面図から明確に理解され得る。
【００２５】
図３は、サーモードデバイス１の長手側に沿った斜視断面図で、円筒形チャネル９の内部の円筒形のピン７の配置を示す。円筒形のピン７の上に配置されているものは、調整スクリュー１３を用いるプレストレス力によって作用する、ばね１２である。該ばねは、基部本体２、３および４が、接着剤を加熱する工程の間に、個々の第１の半導体構成要素に圧力を加えるために下方向に移動するときに、力の補償として役立つ。そのような力の補償は、個々のチップまたはフリップチップが非常に強い力を受けることによって引き起こされ得る損傷を防止するために役立つ。
【００２６】
個々のサーモードを表す複数の円筒形のピンを用いてこのように設計されたサーモードのアレイによって、圧力が加わる下で、複数のフリップチップまたはチップが同時に加熱されることが可能であり、それぞれの個別のサーモードまたはサーモード針７は、ブロックを形成する基部本体２、３および４に位置付けられている、ばね１２によって調整され得る。このことは、個々の半導体チップの間に僅かな距離しかない場合でさえも、サーモード針を加熱することによって個々の半導体チップを支持基板に確実に固定することを可能にする。結果的に、このように設計された最終的なボンダ（ｂｏｎｄｅｒ）を用いて、例えばチップがアンテナに接続されているスマートラベルを製造するデバイス内で、より高い処理能力が可能となる。
【００２７】
サーモード針または円筒形のピン７は、頂部においてより幅広いヘッド端部１１を有し、ピン７がチャネル９を通過して下方向に落ちないことを保証する。
【００２８】
図４は、サーモードデバイス１の長手方向に沿った斜視断面図で、ワイヤ型温度センサ１５を有する電熱線１４が配置される領域での、加熱板５のさらなる断面図を示す。電熱線１４は、加熱板５の均一な加熱を保証し、故に全てのピン７の均等な加熱を保証するために、好適にはヘビのように配置される。これは、温度センサ１５を用いて監視され、必要な場合には、制御ユニット（ここでは示されていない）への出力信号を介して、調節される新たな温度工程としての電熱線１４へのフィードバック工程を用いて送信される。
【００２９】
図５は、斜視拡大図で、本発明に従ったサーモードデバイスの個々の部分を示す。この図から、該部分は、該部分の開口部から挿入されるピン１６またはスクリューを用いて結合されることが、明確に理解され得る。
【００３０】
本明細書に開示された全ての特徴は、先行技術に対して個別に、または互いの組み合わせによって新規である限り、本発明に不可欠であると主張される。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１は、斜め下からの斜視図で、本発明の一実施形態に従ったサーモードデバイスを示す。
【図２】図２は、幅方向に沿った斜視断面図で、図１に示されるサーモードデバイスを示す。
【図３】図３は、図１に示されるサーモードデバイスの長手方向の側に沿った斜視断面図で、本発明の実施形態に従った、サーモードデバイスを示す。
【図４】図４は、図１に示されるサーモードデバイス１の長手方向に沿った斜視断面図で、一体型の電熱線を有するサーモードデバイスを示す。
【図５】図５は、斜視拡大図で、本発明の実施形態に従ったサーモードデバイスを示す。
【符号の説明】
【００３２】
１  サーモードデバイス
２、３、４  基部本体パーツ
５  加熱板
５ａ  加熱板の端部および下面
６  底部開口部
７  円筒形のピン
８  距離
９  円筒形チャネル
１０  頂部開口部
１１  幅広いヘッド端部
１２  ばね要素
１３  調整スクリュー
１４  電熱線
１５  温度センサ
１６  ピン、スクリュー
【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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【国際調査報告】
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2009505387.tif 000010
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