(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄板状の炭化珪素焼結体と、前記炭化珪素焼結体の表面に形成された絶縁被膜とを有する発熱体と、
前記発熱体に通電するための一対の電極と、
前記発熱体からの熱を断熱しつつ前記発熱体を一面側から保持するヒーターベースと、を備え、
前記絶縁被膜は、前記炭化珪素焼結体の前記ヒーターベースと反対側の面に位置し、
前記絶縁被膜は、常温での電気比抵抗が１０９Ω・ｃｍ以上であり、
前記絶縁被膜は、熱膨張率が２×１０−６／Ｋ以上６×１０−６／Ｋ以下であり、
前記絶縁被膜は、マトリックスと前記マトリックスに添加される第１の添加成分および第２の添加成分から構成され、
前記マトリックスは、ＳｉＯ２であり、
前記第１の添加成分は、Ｂ２Ｏ３およびＡｌ２Ｏ３の何れか１つ又は両方であり、
前記第２の添加成分は、ＢａＯ、ＭｇＯおよびＣａＯの何れか１つ、２つ又は３つであり、かつ、ＭｇＯおよびＣａＯの少なくとも１つを含み、
前記第１の添加成分の割合は、前記絶縁被膜の全重量に対し、１重量％以上３５重量％以下であり、
前記第２の添加成分の割合は、前記絶縁被膜の全重量に対し、１重量％以上３５重量％以下であり、
前記マトリックスは、第１の添加成分および前記第２の添加成分以外の残部を構成する、
ＳｉＣヒーター。
【請求項２】
前記第２の添加成分は、ＭｇＯおよびＣａＯの両方を含む、
請求項１に記載のＳｉＣヒーター。
【請求項３】
前記第２の添加成分は、ＢａＯ、ＭｇＯおよびＣａＯをすべて含む、
請求項１又は２に記載のＳｉＣヒーター。
【請求項４】
前記第２の添加成分のＭｇＯおよびＣａＯの含有量の合計が、ＢａＯの含有量に対して１倍以上２倍以下である、
請求項３に記載のＳｉＣヒーター。
【請求項５】
前記発熱体の形状は、平面視略正方形または略長方形の互いに対向する２辺からそれぞれ反対側の辺に向けて切り込んでいる２つのスリットを有する平面視略Ｓ字形状であり、前記略Ｓ字形状の両端部にそれぞれ前記一対の電極の一方に接続されている、
請求項１〜４の何れか一項に記載のＳｉＣヒーター。
【請求項６】
前記絶縁被膜は、硼珪酸ガラスまたはアルミノ珪酸ガラスの少なくとも１つからなる、
請求項１〜５のいずれか一項に記載のＳｉＣヒーター。
【請求項７】
前記第１の添加成分の割合は、前記絶縁被膜の全重量に対し、１重量％以上３０重量％以下である、
請求項１〜６のいずれか一項に記載のＳｉＣヒーター。
【請求項８】
前記炭化珪素焼結体の結合体密度が２．５ｇ／ｃｍ３以上であり、２５℃における電気比抵抗が０．１Ω・ｃｍ以上１００Ω・ｃｍ以下である、
請求項１〜７のいずれか一項に記載のＳｉＣヒーター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳｉＣヒーターに関するものである。
本願は、２０１６年８月２日に、日本に出願された特願２０１６−１５１９１１号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
近年、スマートフォンや携帯電話、タブレット端末などを中心に２．５Ｄ、３Ｄ実装などの高集積化へ向けた開発が加速している。メモリーやアプリケーションプロセッサなどのＳｏＣ（System-on-a-Chip）の実装においては、複数のデバイスを一括で連続的に熱処理するリフローによる実装が主流である。しかしながら、リフローによる実装では、バンプのファイン化、狭ギャップ化に限界があり、さらなる高集積化が困難となっている。そこでリフローに変わる代替技術として、熱圧着工法と呼ばれる実装方式が注目され、一部では実用化されている。【０００３】
熱圧着工法とは、発熱体を備えたヒーターによりチップごとに荷重をかけながら加熱、冷却を行い実装する方式である。熱圧着工法を実現するヒーターの発熱体としてセラミックからなるものを用いることで、荷重をかけた際の発熱体の変形が抑制され高精度な実装を実現できることが知られている。このため今後は、発熱体にセラミックを用いたセラミックスヒーターによる熱圧着工法が実装の主流になっていくことが予想されている。【０００４】
セラミックヒーターとしては、発熱体に炭化珪素を用いたＳｉＣヒーターが特許文献１に記載されている。このＳｉＣヒーターは、炭化珪素からなる発熱体の表面に、硼珪酸ガラスまたはアルミノ珪酸ガラスからなる絶縁被膜が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３７１０６９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載のＳｉＣヒーターは、７００℃以上の高温の熱履歴を受けると絶縁被膜が白濁して絶縁特性が著しく低下する場合がある。一般的に、実装時のワークの加熱温度は４５０℃程度であるが、想定外の過昇温に対応してある程度の高温にも耐えるものであることが望まれている。【０００７】
本発明は、従来の炭化珪素ヒーターにおける前記問題点に鑑みて成されたものであり、過昇温による絶縁性の低下を抑制したＳｉＣヒーターの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため本発明の一態様のＳｉＣヒーターは、薄板状の炭化珪素焼結体と前記炭化珪素焼結体の表面に形成された絶縁被膜とを有する発熱体と、前記発熱体に通電するための一対の電極と、前記発熱体からの熱を断熱しつつ前記発熱体を一面側から保持するヒーターベースと、を備え、前記絶縁被膜は、前記炭化珪素焼結体の前記ヒーターベースと反対側の面に位置し、硼珪酸ガラスまたはアルミノ珪酸ガラスの少なくとも１つからなり、常温での電気比抵抗が１０９Ω・ｃｍ以上であり、熱膨張率が２×１０−６／Ｋ以上６×１０−６／Ｋ以下であり、前記絶縁被膜は、マトリックスと前記マトリックスに添加される第１の添加成分および第２の添加成分から構成され、前記マトリックスは、ＳｉＯ２であり、前記第１の添加成分は、Ｂ２Ｏ３およびＡｌ２Ｏ３の何れか１つ又は両方であり、前記第２の添加成分は、ＢａＯ、ＭｇＯおよびＣａＯの何れか１つ、２つ又は３つであり、前記第１の添加成分の割合は、前記絶縁被膜の全重量に対し、１重量％以上３５重量％以下であり、前記第２の添加成分の割合は、前記絶縁被膜の全重量に対し、１重量％以上３５重量％以下であり、前記マトリックスは、第１の添加成分および前記第２の添加成分以外の残部を構成する。
【０００９】
上記のＳｉＣヒーターにおいて、前記第２の添加成分は、ＭｇＯおよびＣａＯの両方を含む構成としてもよい。
【００１０】
上記のＳｉＣヒーターにおいて、前記第２の添加成分は、ＢａＯ、ＭｇＯおよびＣａＯをすべて含む構成としてもよい。【００１１】
上記のＳｉＣヒーターにおいて、前記第２の添加成分のＭｇＯおよびＣａＯの含有量の合計が、ＢａＯの含有量に対して１倍以上２倍以下である構成としてもよい。【００１２】
上記のＳｉＣヒーターにおいて、前記発熱体の形状は、略正方形または略長方形の互いに対向する２辺からそれぞれ反対側の辺に向けて切り込んでいる２つのスリットを有する平面視略Ｓ字形状であり、前記略Ｓ字形状の両端部それぞれに前記一対の電極の一方が接続されている構成としてもよい。【００１３】
上記のＳｉＣヒーターにおいて、前記絶縁被膜は、硼珪酸ガラスまたはアルミノ珪酸ガラスの少なくとも１つからなる構成としてもよい。【００１４】
上記のＳｉＣヒーターにおいて、前記第１の添加成分の割合は、前記絶縁被膜の全重量に対し、１重量％以上３０重量％以下である構成としてもよい。【００１５】
上記のＳｉＣヒーターにおいて、前記炭化珪素焼結体の結合体密度が２．５ｇ／ｃｍ３以上であり、２５℃における電気比抵抗が０．１Ω・ｃｍ以上１００Ω・ｃｍ以下である構成としてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のＳｉＣヒーターによれば、過昇温による絶縁性の低下を抑制したＳｉＣヒーターの提供を目的とする。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係るＳｉＣヒーターの発熱体の断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るＳｉＣヒーターの発熱体を示す斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るＳｉＣヒーターを示す正面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るＳｉＣヒーターを示す下平面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るＳｉＣヒーターを示す上平面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るＳｉＣヒーターを示す側面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係るＳｉＣヒーターを用いて半導体チップを接合する状態を示す正面断面図（図４で示すＡ−Ａ線に沿う断面図）である。
【図８】発明の一実施形態に係るＳｉＣヒーターを用いて半導体チップを接合する状態を示す側面断面図（図４で示すＢ−Ｂ線に沿う断面図）である。
【図９】発明の一実施形態に係るＳｉＣヒーターを用いて半導体チップを接合する状態を示す斜め方向から見た側面断面図（図４で示すＣ−Ｃ線に沿う断面図）である。
【図１０】発明の一実施形態に係るＳｉＣヒーターを用いてフリップチップボンダによる製造状態を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態を具体的に説明する。
ただし、この実施の形態は、発明の趣旨をより良く理解させるため具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、発明内容を限定するものではない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、数や、位置や、大きさ等についての変更、省略、追加及びその他の変更が可能である。
【００１９】
〔ＳｉＣヒーター〕
図１および図２は、それぞれ本実施形態のＳｉＣヒーター１００の発熱体１の断面図および斜視図である。また、図３〜図６は、それぞれ本実施形態のＳｉＣヒーター１００の正面図、下平面図、上平面図および側面図である。
図４に示すように、本実施形態のＳｉＣヒーター１００は、発熱体１と、一対の電極２０、２０と、ヒーターベース２１と、冷却系接続部材２２と、を備える。一対の電極２０、２０は、発熱体１に通電する。ヒーターベース２１は、発熱体１からの熱を断熱しつつ、発熱体１を一面側から保持する。冷却系接続部材２２は、ヒーターベース２１を支持する。電極２０は、リード線２４と、リード線２４を発熱体１に固定するためのボルト１６とを有する。
以下、各部について具体的に説明する。
【００２０】
〔発熱体〕
図１に示すように、発熱体１は、薄板状の炭化珪素焼結体１Ａと前記炭化珪素焼結体の表面に形成された絶縁被膜１Ｂとを有する。
図２に示すように、発熱体１は、略正方形または略長方形である薄板である。本実施形態において、前記略正方形または略長方形は、互いに対向する第１および第２の辺、前記第１および第２の辺と角部で接続し、互いに対向する第３および第４の辺を有すると定義する。一例として、発熱体１は、外形が２２ｍｍの四角形で厚みが１ｍｍの薄板である。発熱体１は、チップを吸着する側の面であってヒーターベース２１と反対側に位置する吸着面１ａと、ヒーターベース２１側に位置する裏面１ｂと、を有する。
【００２１】
発熱体１は、互いに対向する２辺（すなわち第１の辺および第２の辺）からそれぞれ反対側の辺に向けて切り込んだ２つのスリット２，３（第１のスリット２、第２のスリット３ともいう）を有する略Ｓ字形状である。２つのスリット２，３は、互いに概ね平行であり、第３および第４の辺に概ね垂直である。スリット２，３の長さは、第３および第４の辺の長さの２／３である。また、発熱体１には、略Ｓ字状の両端部（始点および終点ともいう）にそれぞれ電極２０が接続されている。スリット２，３は、温度変化による発熱体１の熱膨張、熱収縮の影響を吸収する。したがって、スリット２，３を設けることにより、発熱体１を熱応力に対し強くすることが可能となる。これにより、発熱体１の板厚を薄く形成することが可能となり、結果的に発熱体１の熱容量を小さくして、急速な加熱および冷却を可能とする。加えて、発熱体１をスリット２，３によって略Ｓ字状とすることで電流がその経路を流れ発熱体１の均熱性を向上できる。
【００２２】
発熱体１には、電極取り付け用の貫通孔４，５と、チップ吸着用の気体通路を形成する貫通孔６と、伝熱板吸着用の気体通路を形成する貫通孔７，８および溝９，１０と、不活性ガスの通路を形成する貫通孔１１，１２と、発熱体１をヒーターベース２１に固定する皿小ネジ１５、１５を挿通するための貫通孔１３，１４と、が設けられている。
電極取り付け用の貫通孔４、５は、発熱体１の略Ｓ字形状の各先端部（すなわち始点および終点）に位置する。貫通孔６は、発熱体１の略中央部に位置する。言い換えれば、貫通孔６は、貫通孔４と貫通孔５を結ぶ直線の略中間点に位置する。貫通孔７、８は、発熱体１の略Ｓ字状の各先端部に対向する角部の外縁寄りに位置している。溝９、１０は、発熱体１の吸着面１ａにおいて貫通孔７，８にそれぞれ連通するとともに外縁に沿って略Ｌ字状に形成されている。貫通孔１１は、貫通孔４と貫通孔７との中間位置に位置する。貫通孔１２は、貫通孔５と貫通孔８との中間位置に位置する。
【００２３】
発熱体１の炭化珪素焼結体１Ａは、炭化珪素、特に焼結体密度が２．５ｇ／ｃｍ３以上の炭化珪素であることが好ましく、より好ましくは、焼結体密度が３．１５／ｃｍ３以上の炭化珪素である。炭化珪素焼結体１Ａの焼結体密度を２．５ｇ／ｃｍ３以上とすることで、炭化珪素粒子間の結合力を充分に得ることができる。また、炭化珪素焼結体１Ａの焼結体密度を２．５ｇ／ｃｍ３以上とすることで、高温での機械強度も十分に確保できる。したがって、ボンディング時の荷重により発熱体１の破損および高温時の塑性変形を抑制して、数μｍの表面精度を容易に得ることができる。なお、炭化珪素の理論密度は３．２１ｇ／ｃｍ３である。よって、本実施形態における炭化珪素焼結体１Ａの焼結体密度は、２．５ｇ／ｃｍ３以上３．２１ｇ／ｃｍ３以下であることが好ましい。
【００２４】
炭化珪素焼結体１Ａは、室温での熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが好ましく、１８０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることがより好ましい。上述したように炭化珪素焼結体１Ａの焼結密度は、２．５ｇ／ｃｍ３以上と緻密質であり、しかも後述するように焼結助剤無添加で焼結できるので、粒界に存在する不純物が少なく、微細で均一な組織が得られ、１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上の高い熱伝導率となる。この炭化珪素焼結体１Ａは、均熱性に優れたものとなり、ボンディング部分の接続不良がなく製品歩留まりが高くなり、更に冷却に要する時間が短く１回のボンディング処理時間が短縮されコストパフォーマンスが高くなる他、急速昇温時又は急速降温時においても熱衝撃で破損する虞がない。炭化珪素焼結体１Ａの室温での熱伝導率は、高いほど好ましいが、通常２６０Ｗ／ｍ・Ｋ以下である。
【００２５】
炭化珪素焼結体１Ａは、室温（２５℃）における電気比抵抗が０．１Ω・ｃｍ以上１００Ω・ｃｍ以下であることが好ましく、０．２Ω・ｃｍ以上１０．０Ω・ｃｍ以下であることがより好ましい。
炭化珪素焼結体１Ａの電気比抵抗を０．１Ω・ｃｍ以上とすることで、炭化珪素焼結体１Ａに大電流が流れることを抑制できる。したがって、電極２０のリード線２４に生じる電磁誘導に起因する応力を抑制してヒーターヘッドの位置精度の低下を抑えることができる。加えて、炭化珪素焼結体１Ａの電気比抵抗を０．１Ω・ｃｍ以上とすることで、炭化珪素焼結体１Ａの抵抗値を、発熱体１を薄肉化することなく十分に確保することが可能となり、ボンディング時の圧力（通常５０ｋｇ／ｃｍ２程度）に耐えうる強度とすることができる。
また、炭化珪素焼結体１Ａの電気比抵抗を１００Ω・ｃｍ以下とすることで、大電圧をかけることなく電流を流すことができ、特別の電源を必要としないため好ましい。
【００２６】
発熱体１の絶縁被膜１Ｂは、少なくとも炭化珪素焼結体１Ａのヒーターベース２１と反対側の面（吸着面１ａ）に設けられている。絶縁被膜１Ｂは、硼珪酸ガラスおよびアルミノ珪酸ガラスの少なくとも１つからなる。なお、絶縁被膜１Ｂは、吸着面１ａのみならず、発熱体１の裏面１ｂおよび側面にも形成されていることが好ましい。
【００２７】
絶縁被膜１Ｂの膜厚は、１０μｍ以上１００μｍ以下とすることが好ましい。絶縁被膜１Ｂの膜厚が１０μｍ未満の場合ヒーターとしての絶縁特性が著しく低下してしまい、１００μｍを超えると、ＳｉＣヒーターとの内部歪みにより、絶縁被膜１Ｂが炭化珪素焼結体１Ａから剥離しやすくなるので好ましくない。絶縁被膜１Ｂの膜厚が１０μｍ以上であると、ヒーターとしての絶縁特性を確保することができる。また、絶縁被膜１Ｂを１００μｍ以下とすることで、絶縁被膜１Ｂの熱容量を小さくすると共に、炭化珪素焼結体１Ａからワークへの絶縁被膜１Ｂを介した熱伝導率を高めることができるため、ヒーターの応答速度を高めることができる。
【００２８】
絶縁被膜１Ｂは、常温での電気比抵抗が１０９Ω・ｃｍ以上であることが好ましく、１０１０Ω・ｃｍ以上であることがより好ましい。これにより、発熱体１と発熱体１によるワーク（加熱対象）であるチップとの絶縁を確実に確保することができる。
絶縁被膜１Ｂは、常温での電気比抵抗は、絶縁抵抗計により測定され、具体的にはヒーターに被覆したガラス表面とヒーター電極間に高電圧を印加して測定される。
【００２９】
絶縁被膜１Ｂの熱膨張率は、２×１０−６／Ｋ以上６×１０−６／Ｋ以下であることが好ましく、３．５／Ｋ以上５．５／Ｋ以下であることがより好ましい。発熱体１は、急速な昇降温を何度も繰り返す。このため、絶縁被膜１Ｂの熱膨張率を、発熱体１のベースの組成である炭化珪素焼結体１Ａの熱膨張率（約４．５×１０−６／Ｋ）に近づけることで、絶縁被膜１Ｂが炭化珪素焼結体１Ａから剥離することを抑制できる。
絶縁被膜１Ｂの熱膨張率は、レーザー干渉計により測定される。
【００３０】
絶縁被膜１Ｂは、ＳｉＯ２をマトリックスとする。絶縁被膜１Ｂは、ＳｉＯ２をマトリックスとすることで、上述した電気比抵抗を有する十分な絶縁性を確保することができる。なお、ＳｉＯ２をマトリックスとするとは、絶縁被膜１Ｂにおいて、ＳｉＯ２が主成分であることを意味する。ＳｉＯ２は、絶縁被膜１Ｂの全重量に対し３０重量％以上９８重量％以下であることが好ましく、４６重量％以上５７重量％以下であることがより好ましい。
【００３１】
絶縁被膜１Ｂは、Ｂ２Ｏ３およびＡｌ２Ｏ３の少なくとも１つを含む第１の添加成分を、絶縁被膜１Ｂの全重量に対し１重量％以上３５重量％以下含有し、１５重量％以上３３重量％以下含有することが好ましい。言い換えれば、絶縁被膜１Ｂは、Ｂ２Ｏ３およびＡｌ２Ｏ３の少なくとも１つを含み、Ｂ２Ｏ３およびＡｌ２Ｏ３の少なくとも１つが含まれる割合は、絶縁被膜１Ｂの全重量に対し１重量％以上３５重量％以下含有し、１５重量％以上３３重量％以下含有することが好ましい。
なお、絶縁被膜１Ｂに含まれるＢ２Ｏ３の割合は、絶縁被膜１Ｂの全重量に対し２重量％以上１５重量％以下が好ましく、４重量％以上１３重量％以下がより好ましい。絶縁被膜１Ｂに含まれるＡｌ２Ｏ３の割合は、絶縁被膜１Ｂの全重量に対し８重量％以上２５重量％以下が好ましく、１０重量％以上２２重量％以下がより好ましい。また、必要に応じてＡｌ２Ｏ３の量の方がＢ２Ｏ３の量より多いことが好ましい。
絶縁被膜１Ｂは、Ｂ２Ｏ３およびＡｌ２Ｏ３の少なくとも１つである第１の添加成分を、絶縁被膜１Ｂの全重量に対し１重量％以上含むことで、耐熱衝撃性および耐摩耗性を高めることができる。一方で、第１の添加成分の含有量が絶縁被膜１Ｂの全重量に対し３０重量％を超えると絶縁被膜１Ｂの靱性が損なわれ脆くなる。したがって、第１の添加成分の含有量を３０重量％以下とすることが好ましい。
【００３２】
絶縁被膜１Ｂは、ＭｇＯおよびＣａＯの少なくとも１つである第２の添加成分を絶縁被膜１Ｂの全重量に対し１重量％以上３５重量％以下含有し、１０重量％以上３３重量％以下含有することが好ましい。言い換えれば、絶縁被膜１Ｂは、ＭｇＯおよびＣａＯの少なくとも１つを含み、ＭｇＯおよびＣａＯの少なくとも１つが含まれる割合は、絶縁被膜１Ｂの全重量に対し１重量％以上３５重量％以下含有し、１０重量％以上３３重量％以下含有することが好ましい。また、第２の添加成分は、ＭｇＯおよびＣａＯの少なくとも１つと、さらにＢａＯであることが好ましい。この場合、絶縁被膜１Ｂに含まれるＭｇＯおよびＣａＯの少なくとも１つとＢａＯとの合計の割合は、絶縁被膜１Ｂの全重量に対し１重量％以上３５重量％以下であり、１０重量％以上３３重量％以下であることが好ましい。さらに、第２の添加成分は、ＢａＯ、ＭｇＯおよびＣａＯであることがより好ましい。この場合、絶縁被膜１Ｂに含まれるＢａＯ，ＭｇＯおよびＣａＯの合計の割合は、絶縁被膜１Ｂの全重量に対し１重量％以上３５重量％以下であり、１０重量％以上３３重量％以下であることが好ましい。
なお、絶縁被膜１Ｂに含まれるＭｇＯの割合は、必要に応じて２重量％以上１５重量％以下であることも好ましく、３重量％以上１２重量％以下であることがより好ましい。
絶縁被膜１Ｂに含まれるＣａＯの割合は、必要に応じて１重量％以上１５重量％以下であることも好ましく、３重量％以上１２重量％以下であることがより好ましい。
ＢａＯが絶縁被膜１Ｂに含まれるとき、絶縁被膜１Ｂに含まれるＢａＯの割合は、必要に応じて３重量％以上２３重量％以下であることも好ましく、４重量％以上１３重量％以下であることがより好ましい。
ＭｇＯとＣａＯの両方が絶縁被膜１Ｂに含まれるとき、必要に応じて、ＣａＯの量は、ＭｇＯの量以上であることも好ましい。
ＭｇＯとＢａＯの両方が絶縁被膜１Ｂに含まれるとき、必要に応じて、ＢａＯの量は、ＭｇＯの量が大きいことも好ましい。
ＣａＯとＢａＯの両方が絶縁被膜１Ｂに含まれるとき、必要に応じて、ＢａＯの量は、ＣａＯの量が大きいことも好ましい。
【００３３】
第２の添加成分を構成するＢａＯ、ＭｇＯおよびＣａＯは、絶縁被膜１Ｂに含まれることで、絶縁被膜１Ｂの熱膨張率を高める。ＳｉＯをマトリックスとして硼珪酸ガラスおよびアルミノ珪酸ガラスの少なくとも１つからなる絶縁被膜１Ｂは、炭化珪素焼結体１Ａの熱膨張率より低い。
第２の添加成分として、ＢａＯ、ＭｇＯおよびＣａＯの少なくとも１つを絶縁被膜１Ｂに含ませることで、絶縁被膜１Ｂの熱膨張率を炭化珪素焼結体１Ａの熱膨張率に近づけることが可能となる。すなわち、第２の添加成分は、熱膨張率調整成分として機能する。
【００３４】
絶縁被膜１Ｂは、第２の添加成分を絶縁被膜１Ｂの全重量に対し１重量％以上３５重量％以下含有することで、絶縁被膜１Ｂの熱膨張率を炭化珪素焼結体１Ａの熱膨張率に近づけることが可能となる。なお、第２の添加成分の含有量が、絶縁被膜１Ｂの全重量に対し１重量％未満の場合には絶縁被膜１Ｂの熱膨張率が２×１０−６／Ｋ未満となり、３５重量％を超える場合には絶縁被膜１Ｂの熱膨張率が６×１０−６／Ｋを超える。
【００３５】
ＭｇＯおよびＣａＯは、絶縁被膜１Ｂの融点を十分に上昇させる効果を奏する。したがって、第２の添加成分として、ＭｇＯおよびＣａＯの少なくとも１つを絶縁被膜１Ｂに含ませることで、絶縁被膜１Ｂの融点を高めて、発熱体１の耐熱温度をさらに高くすることができる。したがって、発熱体１が想定外に過昇温された場合であっても絶縁性の低下を抑制することができる。また、発熱体１の耐熱温度を高めることで、発熱体１によりワーク（加熱対象）を加熱する際に、加熱対象の目的温度より発熱体１の温度を十分に高めることが可能となる。これにより、加熱対象を更に急速に加熱することが可能となる。
一方で、ＢａＯは、絶縁被膜１Ｂの融点を高める効果が十分ではない。したがって、ＭｇＯおよびＣａＯの少なくとも１つを含まず、ＢａＯのみを絶縁被膜１Ｂに含ませる場合には、発熱体１の耐熱温度を十分に高めるという効果を十分に奏することがない。しかしながら、ＢａＯは、ＭｇＯおよびＣａＯと比較して絶縁被膜１Ｂとしての粘りを出す効果がある。よって、第２の添加成分としてＭｇＯおよびＣａＯの少なくとも１つに加えて、さらにＢａＯを添加することで、炭化珪素焼結体１Ａからの剥離を効果的に抑制された絶縁被膜１Ｂを形成することができる。さらに、第２の添加成分にＢａＯ、ＭｇＯおよびＣａＯが含まれる場合には、絶縁被膜としての耐熱性を高めることができるとともに、炭化珪素焼結体１Ａに対する絶縁被膜１Ｂの密着性を高めることができる。
【００３６】
第２の添加成分において、ＭｇＯおよびＣａＯの含有量の合計が、ＢａＯの含有量に対して１倍以上２倍以下であることが好ましい。これにより、絶縁被膜１Ｂの耐熱性を高めつつ、炭化珪素焼結体１Ａに対する絶縁被膜１Ｂの密着性をバランスよく向上させることができる。
【００３７】
〔電極〕
電極２０は、リード線２４と、ボルト１６とを有する。ボルト１６は、発熱体１の略Ｓ字状の各先端部に位置する貫通孔４、５に挿通してリード線２４を発熱体１に固定する。なお、発熱体１に固定される電極２０は、発熱体１の形状に応じて、発熱体１の全範囲にわたってより均一に電流が流れるように配置されることが好ましい。
【００３８】
〔ヒーターベース〕
ヒーターベース２１は、冷却系接続部材２２と発熱体１との間に位置する。ヒーターベース２１は、チップ吸着側の面（溝刻設側の面）を下端に向けた状態で発熱体１を保持する。ヒーターベース２１は、発熱体１の貫通孔１３，１４にそれぞれ挿通する皿小ネジ１５，１５を用いて発熱体１を保持する。
【００３９】
ヒーターベース２１は、断熱性が高く耐熱衝撃性に優れた絶縁体セラミックスからなる。ヒーターベース２１に用いられるセラミックスとしては、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）、カルシウムシリケート（ＣａＯ・ＳｉＯ２）、サイアロン等を例示することができる。
【００４０】
ヒーターベース２１は、発熱体１を一面側から保持するため、発熱体１の昇温時においてヒーターベース２１を介する熱逃げを抑制できる。これにより、発熱体１を小さな投入電力で急速昇温することが可能となる。また、ヒーターベース２１を取り付けた冷却系接続部材２２への熱逃げも少なくなるために、冷却系接続部材２２の熱膨張によるヒーターの位置ずれを抑制できる。加えて、ヒーターベース２１は、発熱体１を一方向から機械的に補強するため、ボンディング時の荷重により発熱体１が損傷することを抑制できる。
【００４１】
図６に示すように、ヒーターベース２１の発熱体１と接する側の面には、ザグリ部（凹部ともいう）２１ａが設けられている。ザグリ部２１ａは、発熱体１とヒーターベース２１との間で断熱を必要とする部分以外に設けられている。すなわち、ザグリ部２１ａが設けられていることで、発熱体１とヒーターベース２１との間で、断熱が必要な部分以外は、互いに接触しない。また、ザグリ部２１ａは、ザグリ部２１ａが形成する隙間を冷却気体の通路として機能する。
【００４２】
〔冷却系接続部材〕
図３、図４および図６に示すように、冷却系接続部材２２は、ヒーターベース２１を介して発熱体１を支持する。冷却系接続部材２２は、一対のボルト２３，２３によりヒーターベース２１と固定されている。
【００４３】
図５に示すように、冷却系接続部材２２のヒーターベース２１と反対側の面（上面２２ａ）は、平坦な面として形成されている。ＳｉＣヒーター１００は、上面２２ａを介してフリップチップボンダ等のボンディング装置側のヒーター取り付け部に固定される。上面２２ａには、ヒーター取り付け部にネジ止めするための４つの貫通孔２８、…、２８が設けられている。
【００４４】
図７〜図９は、ＳｉＣヒーターを用いて半導体チップを接合する状態を示す図である。図７は、本発明の一実施形態に係るＳｉＣヒーターを用いて半導体チップを接合する状態を示す、図４のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図８は、本発明の一実施形態に係るＳｉＣヒーターを用いて半導体チップを接合する状態を示す、図４のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。図９は、本発明の一実施形態に係るＳｉＣヒーターを用いて半導体チップを接合する状態を示す、図４のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【００４５】
図７に示すように、冷却系接続部材２２およびヒーターベース２１には、発熱体１の貫通孔６と同心的にヒーターベース２１および冷却系接続部材２２を貫通した貫通孔（チップ吸着用貫通孔）３１が設けられている。貫通孔３１には、負圧発生装置（図示略）が接続されており、発熱体１の貫通孔６においてチップを吸着する。
【００４６】
図８に示すように、冷却系接続部材２２およびヒーターベース２１には、発熱体１の貫通孔１１，１２と同心的にヒーターベース２１および冷却系接続部材２２を貫通する貫通孔（各種ガス供給用貫通孔）３２，３３が設けられている。貫通孔３２、３３は、不活性ガス雰囲気で、ＳｉＣヒーター１００を用いた接合を行う場合に、供給する窒素ガス等の各種ガスの通路となる。
【００４７】
図９に示すように、冷却系接続部材２２およびヒーターベース２１には、発熱体１の貫通孔７，８と同心的にヒーターベース２１および冷却系接続部材２２を貫通する貫通孔（溝側の伝熱板吸着用貫通孔）３５，３６が設けられている。また、図５に示すように、冷却系接続部材２２には、一対の溝２６が設けられている。また、貫通孔３５，３６は、一対の溝２６において上側に開口している。貫通孔３５，３６は、伝熱板吸着用の気体通路を形成する。
【００４８】
図９に示すように、冷却系接続部材２２およびヒーターベース２１には、ヒーターベース２１のザグリ部２１ａに連通する位置においてヒーターベース２１および冷却系接続部材２２を貫通する貫通孔３７、３８が設けられている。また、図５に示すように、冷却系接続部材２２には、一対の溝２７が設けられている。また、貫通孔３７、３８は、一対の溝２７において上側に開口している。貫通孔３７、３８は、発熱体１を急速に冷却する冷却気体をザグリ部２１ａに供給する給気路を形成する。貫通孔３７，３８より供給された冷却気体は、ヒーターベース２１の発熱体１側の面に形成されたザグリ部２１ａを通り、発熱体１の裏面を冷却した後、ヒーターベース２１の横面より外部へ抜けていく。また、貫通孔３７，３８より供給された冷却気体は、ザグリ部２１ａを介してスリット２，３を通り、発熱体１を冷却したのち発熱体１の横面から抜けていく。
このようにヒーターベース２１の発熱体１側の面に、ザグリ部２１ａを形成して発熱体１とヒーターベース２１の間に隙間を設けるとともに発熱体１にスリット２，３を形成したことにより、冷却気体で冷却を行うにあたって、ザグリ部２１ａによって発熱体１とヒーターベース２１との間隙が冷却気体と接する面積を大きくして冷却効率を上げることができる。しかも、発熱体１のスリット２，３がザグリ部２１ａと連通していることにより、スリット２，３にも冷却気体が通過して冷却速度を高めることができて、急速冷却が可能となる。
【００４９】
〔発熱体の製造方法〕
次に発熱体１の製造方法について説明する。
本実施形態の発熱体１は、焼結体密度２．５ｇ／ｃｍ３以上で電気比抵抗０．１〜１００Ω・ｃｍである炭化珪素焼結体１Ａを有する。このような炭化珪素焼結体１Ａは、平均粒径０．１〜１０μｍの第１の炭化珪素粉末と０．１μｍ以下の第２の炭化珪素粉末とを混合し、これを焼結する方法により得られる。この方法によれば、０．１〜１００Ω・ｃｍの範囲の電気比抵抗を示す炭化珪素を得ることが容易である。このような炭化珪素焼結体１Ａの製造方法は、特開平４ー６５３６１号公報に開示されているが、この実施の形態においては電気比抵抗が０．１〜１００Ω・ｃｍと大きいものを用いることが望ましい。
【００５０】
上述の特性を有する炭化珪素焼結体１Ａを製造するために、まず、平均粒径が０．１〜１０μｍの第１の炭化珪素粉末と、平均粒径が０．１μｍ以下の第２の炭化珪素微粉末とを用意する。第１および第２の炭化珪素粉末の平均粒径は、レーザー回折式粒度分布測定装置により求められる。
第１の炭化珪素粉末としては、一般に使用されているものでよく、例えばシリカ還元法、アチソン法等の方法によって製造されたものが用いられる。第１の炭化珪素粉末の結晶相としては非晶質、α型、β型のいずれであってもよいが、電気比抵抗値を０．１〜１００Ω・ｃｍに調整する容易さからはα型のものが好適である。
第２の炭化珪素粉末としては、非酸化性雰囲気のプラズマ中にシラン化合物またはハロゲン化珪素と炭化水素とからなる原料ガスを導入し、反応系の圧力を１気圧未満から０．１ｔｏｒｒ（なお、１ｔｏｒｒ＝１３３．３Ｐａ）の範囲で制御しつつ気相反応させることによって得られたものを使用する。第２の炭化珪素粉末の結晶相としては非晶質、α型、β型のいずれであってもよい。このようにして得られた第２の炭化珪素粉末は焼結性が非常に優れているために、上記第１の炭化珪素粉末と混合するのみで、焼結助剤を添加することなく高純度かつ緻密質の炭化珪素焼結体１Ａを得ることができるようになる。
【００５１】
次に、上記第１の炭化珪素粉末と第２の炭化珪素粉末とを混合して混合物とする。混合比率は、得られる炭化珪素焼結体が所定の電気比低抗値（０．１〜１００Ω・ｃｍ）となるよう予め予備実験で求めておく。その後、上記混合物を所望の形状に成形し、得られた成形体を１８００〜２４００℃の温度で焼結して焼結体を得て、これを炭化珪素焼結体１Ａとする。焼結方法、焼結時の雰囲気はいずれも制限されないが、例えば、非酸化雰囲気におけるホットプレス炉による焼結法などが挙げられる。
【００５２】
次いで、炭化珪素焼結体１Ａの表面に、絶縁被膜１Ｂを形成する。
絶縁被膜１Ｂの形成は、以下の方法で行われる。まず加工した炭化珪素焼結体１Ａの表面をアセトンで超音波洗浄した後自然乾燥させる。その後、酸化炉にて、例えば、温度１０００℃で７０時間熱処理して十分な酸化膜を生成させる。
次に、所望のガラス組成を有するガラス粉末と、第１および第２の添加成分と、スクリーンオイルとを混合してスラリーを形成する。ガラス粉末の所望のガラス組成とは、具体的には、例えば、高純度（３Ｎ以上）の酸化ケイ素ガラスである。ガラス粉末と第１および第２の添加成分とを混合したときの組成比は、ガラス粉末と第１および第２の添加成分の全重量に対し、酸化ケイ素が４４〜６０重量％、第１の添加成分が１〜３５重量％、第２の添加成分が１〜３５重量％である。ガラス粉末と第１および第２の添加成分とを混合したときの組成比は、ガラス粉末と第１および第２の添加成分の全重量に対し、酸化ケイ素が４６〜５７重量％、第１の添加成分が５〜２５重量％、第２の添加成分が５〜２０重量％であることが好ましい。
次に、炭化珪素焼結体１Ａのヒーターベースと接する面（裏面１ｂ）と反対の面（吸着面１ａ）および側面にスラリー状のガラスを塗布し、乾燥器にて例えば１００℃で１時間乾燥させる。
次に、酸化炉にて、例えば、１０５０℃で２０分間加熱してガラスを炭化珪素焼結体１Ａに溶着させ絶縁被膜１Ｂを形成する。さらに仕上げ工程として、形成された絶縁被膜１Ｂの表面を研削して発熱体１の上下面（吸着面１ａおよび裏面１ｂ）の平行度をそれぞれ例えば３μｍ以下とする。
発熱体１の上下面の平行度は、ダイヤルゲージにて、９点を測定することにより算出される。
【００５３】
〔半導体チップのボンディング方法〕
図１０は、発明の一実施形態に係るＳｉＣヒーターを用いてフリップチップボンダによる製造状態を示す斜視図である。図１０を基に本実施形態のＳｉＣヒーター１００を用いた半導体チップのボンディング方法について説明する。
【００５４】
図１０に示すように、ＳｉＣヒーター１００は、フリップチップボンダ２００の可動台２１０の下端部に取り付けて半導体実装ボードの製造のために使用される。
まず、ＳｉＣヒーター１００は、複数の半導体チップ４０が置かれているトレイ２２０を載置したオートローダ２３０の位置まで、可動台２１０を移動し、貫通孔６から空気を吸引してトレイ２２０から１つの半導体チップ４０を吸着する。
【００５５】
次に、可動台２１０を基板５０が用意されている位置まで移動して、図７〜図９に示す基板５０上に予め載置された導電性ボンディング材６０の上に半導体チップ４０を載せる。さらに、可動台２１０により下方に加圧力を加えつつ、ＳｉＣヒーター１００に通電して発熱体１を発熱させ、伝熱板３０を介して半導体チップ４０、導電性ボンディング材６０、基板５０を略均等に昇温する。これにより、導電性ボンディング材６０を数秒で溶融し、溶融した導電性ボンディング材６０により基板５０と半導体チップ４０とを接合する。
なお、不活性ガス雰囲気中でボンディングを行う場合には、貫通孔３２，３３から供給された不活性ガスを導電性ボンディング材の配設側に吹き出しながら接合する。
【００５６】
基板５０と半導体チップ４０との接合が完了した後に、圧縮空気を、貫通孔３７，３８を介してザグリ部２１ａに供給する。圧縮空気は、発熱体１の裏面１ｂ側からスリット２，３を介してＳｉＣヒーター１００の外部に流出する。発熱体１は、圧縮空気により急速に冷却される。導電性ボンディング材６０が冷却されて固化してから、半導体チップ４０の吸着を解除し、可動台２１０を上方に移動する。圧縮空気等の高圧の圧縮ガスを供給する冷却によれば、発熱体１を数秒で急速冷却することができるため、半導体チップ４０および基板５０は、過熱から保護されるとともに１サイクルのボンディング処理時間を短縮できる。
【００５７】
次に、オートローダ２３０の位置まで可動台２１０を移動して新たに半導体チップ４０を吸着し、次の基板５０に対するフリップチップボンディングを連続して行う。
【００５８】
この半導体チップ実装ボードの製造に使用される伝熱板３０は、発熱体１の熱を半導体チップ４０、導電性ボンディング材６０、基板５０に対して均一に伝熱するために用いられるものである。よって、伝熱板３０は、伝熱性、耐熱性、熱衝撃性に優れていることが必要である。伝熱板３０は、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等のセラミック製であることが好ましい。
導電性ボンディング材６０としては、ハンダバンプ、金バンプ等が挙げられる。このようなボンディング材は加熱によって溶融し、冷却によって固化する性質を持っている。
発熱体１は、急速昇降温させるため、熱容量の小さいものが好ましい。従って、発熱体１としての機械的強度を維持しながら熱容量を小さくするためには、発熱体１の厚みが約０．５〜１．５ｍｍであることが好ましく、０．８〜１．２ｍｍであることがより好ましい。
【００５９】
本実施形態のＳｉＣヒーターを用いた接合方法によれば、発熱体１からの熱により半導体チップ４０、導電性ボンディング材６０、基板５０を加熱加圧して導電性ボンディング材６０を数秒で溶融する急速加熱である。したがって、半導体チップ４０と基板５０の過熱を抑制できる。
【００６０】
以上に、本発明の実施形態を説明したが、実施形態における各構成およびそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはない。
【実施例】
【００６１】
以下に本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。【００６２】
〔試料の作製〕
ＳｉＣヒーターの発熱体を次のようにして製造した。
まず、四塩化珪素とエチレンとを原料ガスとし、プラズマＣＶＤ法により、平均粒径０．０１μｍ、ＢＥＴ比表面積９６ｍ２／ｇの非晶質炭化珪素超微粉末を得た。
この炭化珪素超微粉末５重量％と市販のα型炭化珪素粉末（平均粒径０．７μｍ、ＢＥＴ比表面積１３ｍ２／ｇ）９５重量％とを、メタノール中に分散させ、さらにボールミルで１２時間混合した。次いで、この混合物を乾燥し、成形、ホットプレス焼結した。
なお、非晶質炭化珪素超微粉末およびα型炭化珪素粉末の平均粒径は、レーザー回折式粒度径分布測定装置ＳＡＬＤ−２３００（島津製作所社製）により測定した。
非晶質炭化珪素超微粉末およびα型炭化珪素粉末のＢＥＴ比表面積は、ＢＥＴ比表面積測定装置ＢＥＬＳＯＲＰ−ｍｉｎｉＩＩ（マイクロトラックベル社製）を用いて、ガス吸着法により測定した。
焼結条件は、アルゴン雰囲気下で、焼結温度２２００℃、プレス圧３９．２３ＭＰａ（４００ｋｇｆ／ｃｍ２）で、９０分間であった。焼結体の密度は３．１×１０３ｋｇ／ｍ３、室温での電気比抵抗は、０．３Ω・ｃｍ（４端子法）、室温での熱伝導率が２３０Ｗ／ｍＫ（レーザーフラッシュ法）の炭化珪素焼結体を得た。
焼結体の密度は、焼結体の真密度（ｄ０）をアルキメデス法により測定し、この真密度（ｄ０）の理論密度（ｄｔ）に対する比（ｄ０／ｄｔ）を百分率で表し、相対密度（％）とした。
焼結体の室温での電気比抵抗は、ロレスタＧＸ（（株）三菱ケミカルアナリテック社製）を用いて４端子法により測定したが、具体的には表面研削した円板の焼結体表面を、４５°、１０ｃｍ間隔で、放射状に測定した。
焼結体の室温での熱伝導率は、レーザーフラッシュ法で測定したが、具体的には、焼結体をΦ１０×３ｔに切出し、表面にレーザー光を照射し、裏面の温度を放射温度計で測定することにより、熱伝導率を算出した（日本工業規格ＪＩＳ Ｒ １６１１「ファインセラミックスのフラッシュ法による熱拡散率・比熱容量・熱伝導率の測定方法」に規定されたレーザーフラッシュ法）。【００６３】
次に、前記炭化珪素焼結体を加工することにより、図２に示すような、直径２ｍｍの半導体チップ吸着用の貫通孔６と、伝熱板吸着用の貫通孔７，８と、外縁部から内部にのびた幅１ｍｍのスリット２，３とを有する炭化珪素焼結体の薄板を得た。薄板のヒーター面の大きさは２２×２２ｍｍであり、その厚みｔは１．０ｍｍであった。さらに、この薄板は、ヒーターベース２１にネジ止めするための貫通孔１３，１４と電極取り付け用の貫通孔４，５とが形成されている。なお、半導体チップ吸着用の貫通孔６、伝熱板吸着用の貫通孔７，８および伝熱板分離用の貫通孔１１，１２は、ヒーターベース２１に穿設されている貫通孔３１，３２，３３，３５，３６とそれぞれ同軸的に穿設される。【００６４】
次に、上述の工程を経て作製した炭化珪素焼結体からなる薄板の表面に絶縁被膜を形成する表面処理を行った。以下に、絶縁被膜の形成手順についてより具体的に説明する。
まず、炭化珪素焼結体からなる薄板の表面をアセトンで超音波洗浄した後自然乾燥させ、その後、酸化炉に温度１０００℃で７０時間熱処理して十分な酸化膜を生成させた。
次に、以下の表１に示すように、比較例１および実施例１〜実施例７の組成比となるように、ガラス粉末および各添加成分とスクリーンオイルを３：２の割合でメノウ乳鉢に入れてよく混合し、スラリーを作成する。
次に、炭化珪素焼結体の表面にスラリー状のガラスを均一に約２００μｍの厚みで塗布し、乾燥器にて温度１００℃で１時間乾燥させた後、酸化炉にて加熱して炭化珪素焼結体の表面に絶縁被膜を溶着させた。なお、酸化炉における加熱時間および加熱温度について、比較例１については温度９５０℃で２０分間の加熱を行い、実施例１〜実施例７については１０５０℃で２０分間の加熱を行った。
最後に、ガラス表面を研削して発熱体の平行度を３μｍ以下に仕上げた。なお、得られた絶縁被膜の膜厚は５０μｍであった。
ガラス表面の平行度は、ダイヤルゲージで、発熱体の厚み９点を測定し、平行度を算出した。【００６５】
【表１】
0006717379.tif 000002
【００６６】
次に、図７〜図９に示すように、前記発熱体の上面（裏面１ｂ）に、ヒーターベース２１としての窒化珪素焼結体を重ねた。なお、ヒーターベース２１は、発熱体を冷却するための貫通孔３７，３８を備えたものである。さらに、締結用の貫通孔１３，１４にＭ１．４のボルトを挿通して、ヒーターベース２１と発熱体とをネジ止めした。また、電極取り付け孔２９にＭ１．４の皿小ネジを挿通し、そのネジの先端付近にリード線の端部をナットにより固定することによって電極２０を形成し、その結果として、比較例１および実施例１〜実施例７のＳｉＣヒーターが得られた。【００６７】
〔評価〕
次いで、上述の工程を経た比較例１および実施例１〜実施例７の試料に対して、過昇温前後の絶縁性試験およびヒートサイクル後の密着性評価を行った。以下、その評価法について説明する。【００６８】
（過昇温の熱サイクル後の絶縁特性および膜の密着性評価）
まず、比較例１および実施例１〜実施例７の試料である各ＳｉＣヒーターの絶縁被膜を、メガテスターを用いて絶縁抵抗を測定したところ、全て２ＭΩ以上（ＤＣ５００Ｖ印加）の十分な絶縁抵抗があることを確認した。
次いで、各試料のＳｉＣヒーターにおいて、温度調整計を用いて、１秒間で発熱体を１００℃から８００℃に加熱させた後、エア圧０．５ＭＰａの圧縮空気により強制冷却させた。その後、目視にて絶縁被膜に異常がないか確認した後、メガテスターにより絶縁被膜の絶縁抵抗を測定した。過昇温の熱履歴を最大５回繰り返し、その度に目視による絶縁被膜の確認と絶縁抵抗を測定した。絶縁抵抗が劣化した試料についてはその時点で終了とした。これらの測定結果を表２に示した。【００６９】
【表２】
0006717379.tif 000003
【００７０】
〔考察〕
比較例１の試料は、過昇温後に絶縁性が著しく低下した。比較例１の試料は、過昇温後にヒーターのスリットの根元部分の絶縁被膜が部分的に白濁していたことが確認された。
なお、比較例１の絶縁被膜の融点を別途測定したところ融点は８４４℃であった。これらの結果から、比較例１の試料においては、過昇温時に電流が集中して特に温度が高まった部分で絶縁被膜が融点に達して成分が変化し絶縁性が劣化したと考えられる。
一方で、実施例１〜実施例３の試料においては、５回の過昇温の後でも、絶縁被膜に外観上の変化はなく、絶縁抵抗の劣化もなかった。実施例１の絶縁被膜の融点を別途測定したところ融点は９４３℃であった。
また、実施例４、５においては、５回の過昇温の後で、絶縁抵抗の劣化はみられなかったものの、ヒーターのスリットの根元部分の絶縁被膜が若干の白濁が確認された。
これらの結果から、実施例１〜実施例３の絶縁被膜においては、ＢａＯ、ＭｇＯおよびＣａＯをすべて含んでいることで、融点が十分に高くなり過昇温を行った場合であっても絶縁性が確保できることが確認された。
ただし、実施例４、５にみられるように、ＭｇＯまたはＣａＯのどちらかを含まない場合は、炭化珪素表面への絶縁被膜の密着性が若干低下するために、５回の過昇温の後に、絶縁被膜の界面での剥離が起こり、多少の白濁として観察されたものと思われる。【００７１】
実施例６、７においては、３回目以降の過昇温の後に、ヒーターのスリットの根元部分の絶縁被膜に白濁が観察され、絶縁抵抗の低下がみられた。
実施例６の試料は、絶縁被膜にＢａＯが添加されていない。このため、絶縁被膜に粘りがなく脆くなっており、炭化珪素焼結体に対する絶縁被膜の密着性が低くなっていると考えられる。これにより、炭化珪素焼結体と絶縁被膜との界面で剥離が生じて多少の白濁がみられ、４回目の過昇温後には絶縁抵抗も劣化してしまったものと推測される。
実施例７の試料は、絶縁被膜のＢａＯの含有量に対して、ＭｇＯおよびＣａＯの含有量の割合が少ない。より具体的には、ＭｇＯおよびＣａＯの含有量の合計が、ＢａＯの含有量に対して１倍以上２倍以下の範囲となっていない。このため、実施例７の試料は、前記の範囲となっている実施例１〜３と比較して、絶縁被膜の耐熱性が低くなっており、３回目の過昇温において、絶縁被膜の成分が変化して絶縁性が劣化したものと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明は、急速な昇温と降温が可能なＳｉＣヒーターに関するものであり、特に半導体の組立工程において使用される半導体チップボンディング用ヒーターとして好適に使用される。本発明は、過昇温による絶縁性の低下を抑制したＳｉＣヒーターを提供することができる。
【符号の説明】
【００７３】
１…発熱体
１Ａ…炭化珪素焼結体
１Ｂ…絶縁被膜
２，３…スリット
４，５…（電極取り付け用）貫通孔
６…（チップ吸着用）貫通孔
７，８…（伝熱板吸着用）貫通孔
９，１０…（伝熱板吸着用）溝
１１，１２…（各種ガス供給用）貫通孔
１３，１４…（取り付けネジ挿通用）貫通孔
１５…皿小ネジ
２１…ヒーターベース
２１ａ…ザグリ部
２２…冷却系接続部材
２４…リード線（配線）
２６，２７…溝
２８…貫通孔
２９…電極取り付け孔
３０…伝熱板
３１…（チップ吸着用）貫通孔
３２，３３…（各種ガス供給用）貫通孔
３５，３６…（溝側の伝熱板吸着用）貫通孔
３７，３８…（冷却気体供給用）貫通孔
４０…半導体チップ
５０…基板
６０…導電性ボンディング材
１００…ＳｉＣヒーター
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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