(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ツール本体の下端に直接若しくはツール本体の下端に装着されている接続ブロックの下端にセラミックホルダーを装着すると共に前記セラミックホルダーの下端にセラミックヒータ及びセラミック圧子を装着したチップ熱圧着ツールにおいて、前記セラミックホルダーと前記セラミックヒータと前記セラミック圧子とを焼結せしめると共に前記セラミックホルダーに冷却スリットを設け、前記セラミックホルダーが、前記セラミックヒータの発熱部の上端面上に形成された第１エアー吹出し通路を有していると共に、前記セラミックホルダーと前記ツール本体、若しくは、前記セラミックホルダーと前記接続ブロックとが、前記第１エアー吹出し通路に連通される第１エアー供給通路を形成する為の接続孔を有したことを特徴とするチップ熱圧着ツール。
【請求項２】
セラミックヒータの発熱部及びセラミック圧子の上端部が、セラミックホルダーの下端面に形成されている取付け用凹部に嵌挿されて焼結せしめられていることを特徴とする請求項１に記載のチップ熱圧着ツール。
【請求項３】
セラミックホルダーが、ツール本体若しくは接続ブロックの下端に当接される上端面に第２エアー吹出し通路を有していると共に、ツール本体若しくは接続ブロックが前記第２エアー吹出し通路に連通される第２エアー供給通路を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載のチップ熱圧着ツール。
【請求項４】
セラミック圧子がチップ吸着孔を有していると共に、セラミックヒータとセラミックホルダーとツール本体、若しくはセラミックヒータとセラミックホルダーと接続ブロックとが、前記チップ吸着孔に連通される吸気通路を形成する為の接続孔を有していることを特徴とする請求項１，２，又は３に記載のチップ熱圧着ツール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、チップ熱圧着ツール、更に詳しくは、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チップ熱圧着ツールは、各種型式のものが公知である。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セラミックホルダーを装着すると共に前記セラミックホルダーの下端にセラミックヒータ及びセラミック圧子を装着したチップ熱圧着ツールが挙げられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この種のチップ熱圧着ツールは、セラミックホルダーとセラミックヒータとセラミック圧子との一体化、すなわち、三者相互間の固着を、適当な接着剤を用いて行っている関係上、接着剤の塗布厚さの不均一性に起因する熱膨脹の相違や接着力の経時的な劣化等により、セラミック圧子の平行度が経時的に変化し易くて一定しないといった欠点を有していた。
【０００４】
加えて、ツール本体が金属製である為、ツール本体とセラミックホルダーとをボルト締めにより固着していたが、この箇所の加熱冷却が繰り返されることに起因してボルト締めに緩みが生じたり、或いは、ツール本体１の上端部に装着されている平行度調整機構（図示されていない）に熱が伝わって、それ等の影響を受けて、この面からもセラミック圧子の平行度が変化し易かった。
【０００５】
その為、かかる欠点を解消すべく各種の試みがなされているが、未だ十分な技術が開発されていないのが実状である。なお、セラミック圧子の平行度は、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、それが一定に保たれないと、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。
【０００６】
本発明は、このような欠点に鑑みて発明されたものであって、セラミックホルダーとセラミックヒータとセラミック圧子とを焼結せしめると共に、セラミックホルダーに冷却スリットを設けることにより、セラミック圧子の平行度が経時的に変化するのを有効に防止することができることを見い出し本発明をなし得たものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明に係るチップ熱圧着ツールは、請求項１に記載するように、ツール本体の下端に直接若しくはツール本体の下端に装着されている接続ブロックの下端にセラミックホルダーを装着すると共に前記セラミックホルダーの下端にセラミックヒータ及びセラミック圧子を装着したチップ熱圧着ツールにおいて、前記セラミックホルダーと前記セラミックヒータと前記セラミック圧子とを焼結せしめると共に前記セラミックホルダーに冷却スリットを設け、前記セラミックホルダーが、前記セラミックヒータの発熱部の上端面上に形成された第１エアー吹出し通路を有していると共に、前記セラミックホルダーと前記ツール本体、若しくは、前記セラミックホルダーと前記接続ブロックとが、前記第１エアー吹出し通路に連通される第１エアー供給通路を形成する為の接続孔を有したことを特徴とするものである。
【０００８】
なお、請求項２に記載するように、セラミックヒータの発熱部及びセラミック圧子の上端部が、セラミックホルダーの下端面に形成されている取付け用凹部に嵌挿されて焼結せしめられているのが好ましい。
【００１０】
また、請求項３に記載するように、セラミックホルダーが、ツール本体若しくは接続ブロックの下端に当接される上端面に第２エアー吹出し通路を有していると共に、ツール本体若しくは接続ブロックが前記第２エアー吹出し通路に連通される第２エアー供給通路を有しているのが好ましい。
【００１１】
更に、請求項４に記載するように、セラミック圧子がチップ吸着孔を有していると共に、セラミックヒータとセラミックホルダーとツール本体、若しくはセラミックヒータとセラミックホルダーと接続ブロックとが、前記チップ吸着孔に連通される吸気通路を形成する為の接続孔を有しているのが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
正面図である図１及び図１の左側面図である図２において、チップ熱圧着ツールの下端部分が示されているが、このツールの下端部分は、金属製のツール本体１の下端に直接、セラミックホルダー２（セラミック製のホルダー）が複数のボルト３により装着されていると共にセラミックホルダー２の下端に、セラミックヒータ４及びセラミック圧子５（セラミック製の圧子）が焼結されている。
【００１３】
すなわち、セラミックヒータ４は、図３において示されているように、発熱部６と端子部７とをＴ字状に配した所定厚さ（例えば、１ｍｍ程度）のパネル体に形成されているが、このヒータ４の発熱部６が、セラミックホルダー２の下端面に形成されている取付け用凹部８に嵌挿されてセラミックホルダー２と焼結されている共にセラミック圧子５の上端部も、取付け用凹部８に嵌挿されてセラミックホルダー２及びセラミックヒータ４と焼結されている。
【００１４】
なお、前記焼結は、例えば、窒化けい素粉が混入されているバインダーを各部の接触面に塗布した状態で数千気圧下、１７００℃〜１８００℃に加熱して行うことができ、かつ、これにより、セラミックホルダー２とセラミックヒータ４とセラミック圧子５とを一体化させることができるが、その際、セラミックヒータ４の発熱部６及びセラミック圧子５の上端部が、取付け用凹部８に嵌挿されているので、位置ずれを生じさせないで強固に接合することができる。
【００１５】
また、セラミックヒータ４は、図３及び図４（発熱部６の縦断面図）において示されているように、電気絶縁材であるセラミック材１０で発熱体９を被覆して構成され、その端子部７から発熱体９の端子１１を突出せしめていると共に発熱部６に接続孔１２を貫通せしめており、そして、この接続孔１２は、図１において示されているように、セラミック圧子５に貫通せしめられているチップ吸着孔１３とセラミックホルダー２に貫通せしめられている接続孔１４とに接続されている。
【００１６】
なお、図１においては、接続孔１４の上端が示されていないが、接続孔１４は、ツール本体１に貫通せしめられている接続孔１５に接続されている。このように、接続孔１２と１４と１５とでチップ吸着孔１３に連通される吸気通路１６を形成している。その為、ツール本体１に装着されている耐圧ホース１７を経て吸気することによりチップ吸着孔１３から吸気することができ、従って、セラミック圧子５で半導体チップ（図示されていない）を吸着保持することができる。
【００１７】
加えて、セラミックホルダー２に、長穴状の複数の冷却スリット１８と第１エアー吹出し通路１９と接続孔２０（図５参照）とが貫通せしめられているが、第１エアー吹出し通路１９は、セラミックヒータ４の発熱部６の上端面上に形成され、かつ、第１において、その左右両端が開口せしめられている。
【００１８】
また、接続孔２０は、第１エアー吹出し通路１９とツール本体１に貫通せしめられている接続孔２１（図５参照）とに接続されている。このように、接続孔２０と２１とで第１エアー吹出し通路１９に連通される第１エアー供給通路２２を形成している。
【００１９】
なお、第１エアー供給通路２２は、図６において示されているように一対設けられている。その為、ツール本体１に装着されている耐圧ホース２３（図５参照）を経てエアーを供給することにより、図１において、第１エアー吹出し通路１９の左右両端の開口からエアーを吹き出すことができる。
【００２０】
よって、セラミックヒータ４の発熱部６から発せられる熱が、かかるエアーによって奪われ、従って、セラミックヒータ４及びセラミック圧子５を急速に冷却することができると共にセラミックホルダー２に過度に伝導するのを防止することができる。また、それに加えて、冷却スリット１８により、加熱されたセラミックホルダー２を冷却して、セラミックホルダー２と金属製のツール本体１との接合部が過度に加熱されるのを防止することができる。
【００２１】
なお、更に、図２において示されているように、セラミックホルダー２の上端面に一対の第２エアー吹出し通路２４が設けられているが、第２エアー吹出し通路２４は、同図において、前後両端が開口せしめられ、かつ、この第２エアー吹出し通路２４に、ツール本体１に貫通せしめられている第２エアー供給通路２５が連通されている。
【００２２】
その為、ツール本体１に装着されている耐圧ホース２６を経てエアーを供給することにより、図２において、第２エアー吹出し通路２４の前後両端の開口からエアーを吹き出すことができる。よって、セラミックホルダー２と金属製のツール本体１との接合部を強制的に冷却することができる。
【００２３】
このように、本発明に係るチップ熱圧着ツールの一つは、熱膨脹率の低い金属製のツール本体１の下端に直接、装着されたセラミックホルダー２とセラミックヒータ４とセラミック圧子５とを焼結すると共にセラミックホルダー２に冷却スリット１８を設けている。
【００２４】
その為、ツール本体１を下方へ移動させて、図示されていないボンディングステージ上にセットされている回路基板に半導体チップを熱圧着（すなわち、ボンディング）することを次々と行っても、セラミック圧子５の平行度が短期間で規定外に変化してしまうのを有効に防止することができる。なお、平面度についても同様である。
【００２５】
すなわち、本発明においては、ホルダー、ヒータ及び圧子のいずれもセラミック製にしているから、セラミックホルダー２とセラミックヒータ４とセラミック圧子５とを焼結することができて強固に一体化することができ、そして、熱伝導性が悪いというセラミック材の特性からして、それらを用いることにより惹起される過剰加熱を冷却スリット１８を設けることにより阻止し、このようなことの相乗効果として、セラミック圧子５の平行度が短期間で規定外に変化してしまうのを有効に防止している。
【００２６】
加えて、セラミックヒータ４の発熱部６及びセラミック圧子５の上端部を、セラミックホルダー２の下端面に形成されている取付け用凹部８に嵌挿せしめて焼結しているので、より有効にそれを防止することができる。
【００２７】
更に、セラミックヒータ４の発熱部６の上端面上に第１エアー吹出し通路１９を形成すると共に、これに連通される第１エアー供給通路を形成しているので、セラミックヒータ４の発熱部６からセラミックホルダー２への熱伝導を抑制することができて、より一層有効にそれを防止することができる。
【００２８】
更に、セラミックホルダー２の上端面に第２エアー吹出し通路２４を形成すると共に、これに連通される第２エアー供給通路２５をツール本体１に形成しているので、更により一層有効にそれを防止することができる。
【００２９】
なお、本発明に係るチップ熱圧着ツールは、吸気通路１６及びチップ吸着孔１３を設けていないものであってもよいが、それらを設けている方が好ましい。また、セラミックホルダー２、セラミックヒータ４及びセラミック圧子５は、アルミナ、ジルコニアのような酸化物系セラミックや、窒化アルミニウム、窒化ほう素、窒化けい素のような非酸化物系セラミックのいずれを用いて構成してもよいが、好ましくは、セラミック圧子５は、前者に比して熱伝導率の高い後者が用いられる。
【００３０】
また、ツール本体１に対してセラミックホルダー２を適当な接着剤を用いて装着してもよいが、セラミックヒータ４が損傷した場合等において交換することができるようにボルト締めにより装着するのが好ましく、更に、その他のクランプ機構であってもよい。
【００３１】
また、冷却スリット１８は、貫通せしめられるのが好ましいが、貫通させないで所定深さに設けてもよく、かつ、その個数は必要に応じて所定個数が選択されると共に、その形状も必要に応じて所定形状に設けられる。
【００３２】
以上、金属製のツール本体１の下端に直接、セラミックホルダー２を装着した場合の形態について述べたが、本発明においては、図７〜９おいて示されているように、金属製のツール本体１の下端に、金属製の接続ブロック３０を装着し、そして、この接続ブロック３０の下端にセラミックホルダー２を装着すると共にセラミックホルダー２とセラミックヒータ４とセラミック圧子５とを焼結してもよい。
【００３３】
なお、図７は正面図、図８，９は図７の左側面図であるが、これらの図において示されているように、接続ブロック３０には、吸気通路１６ａを形成する為の接続孔１５ａが貫通せしめられていると共に、第２エアー供給通路２５ａ及び第１エアー供給通路２２ａを形成する為の接続孔２１ａが貫通せしめられ、そして、第１エアー供給通路２２ａは、図６において示されている上述の第１エアー供給通路２２と同様に、図９において前後方向に所定間隔に一対設けられ、更に、耐圧ホース１７ａ、２３ａ，２６ａが装着されている。
【００３４】
よって、金属製のツール本体１の下端に接続ブロック３０を装着したチップ熱圧着ツールにおいても、金属製のツール本体１の下端に直接、セラミックホルダー２を装着したチップ熱圧着ツールと同様に、セラミックヒータ４の発熱部６からセラミックホルダー２への熱伝導を抑制することができて、より一層有効にそれを防止することができる等の上述の優れた効果を奏し得る。
【００３５】
なお、図示されていないが、接続ブロック３０は、ボルト締めにより金属製のツール本体１の下端に装着されている。また、セラミック圧子５に、測温用の熱電対３１（図２，８参照）が装着されていると共に、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。しかし、これ以外の、例えば、Ｚ軸方向だけに移動、或いはそれらに加えて所定角度θに回転し得るように装着してもよい。更に、第１，２エアー供給通路２２（又は２２ａ），２５（又は２５ａ）から第１，２エアー吹出し通路１９，２４に供給されるエアーについても、常温エアー、冷却エアーのいずれであってもよい。
【００３６】
【発明の効果】
上述の如く、本発明によると、セラミック圧子の平行度が経時的に変化するのを効果的に防止することができるチップ熱圧着ツールを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】チップ熱圧着ツールの下端部分の正面図である。
【図２】図１の左側面図である。
【図３】セラミックヒータの斜視図である。
【図４】セラミックヒータの発熱部の縦断面図である。
【図５】図１の左側面図である。
【図６】チップ熱圧着ツールの下端部分の正面図である。
【図７】チップ熱圧着ツールの下端部分の正面図である。
【図８】図７の左側面図である。
【図９】図７の左側面図である。
【符号の説明】
１  ツール本体
２  セラミックホルダー
４  セラミックヒータ
５  セラミック圧子
６  発熱部
８  取付用凹部
１２  接続孔
１３  チップ吸着孔
１４  接続孔
１５，１５ａ  接続孔
１６，１６ａ  吸気通路
１８  冷却スリット
１９  第１エアー吹出し通路
２０  接続孔
２１，１２ａ  接続孔
２２，２２ａ  第１エアー供給通路
２４  第２エアー吹出し通路
２５，２５ａ  第２エアー供給通路
３０  接続ブロック
【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】
0003872568.tif 000009
【図９】
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