(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品を基板へボンディングするために用いるストリップであって、その長手方向において、両端の端部領域と比較して中心領域の断面厚を薄く形成し、ストリップをチタン合金で形成したことを特徴とするボンディング用ストリップ。
【請求項２】
前記ストリップの長手方向の断面において端部領域から前記中心領域に向けて段差を形成してなる請求項１に記載のボンディング用ストリップ。
【請求項３】
前記ストリップの長手方向の断面において、端部領域から前記中心領域に向けてテーパー加工してなる、請求項１に記載のボンディング用ストリップ。
【請求項４】
両端の端部領域に電気接続ポイントをそれぞれ設けてなる、請求項１に記載のボンディング用ストリップ。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載されたチタン合金で形成したストリップを用いて部品を基板へボンディングするための方法であって、前記基板をストリップの中心領域の近くに配置するステップと、部品を基板に配置するステップと、部品と基板との間に設けたはんだがリフローするのに十分な所定の温度にストリップを加熱するステップと、はんだにより前記部品と前記基板を結合するように前記ストリップを冷却するステップとからなる方法。
【請求項６】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載されたチタン合金で形成したストリップを用いて部品を基板から取り外すための方法であって、部品がボンディングされている基板をストリップの中心領域付近へ配置するステップと、部品と基板との間に設けられたはんだがリフローして接合を解くのに十分な温度にストリップを加熱するステップと、部品を基板から取り外すステップとからなる方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、改良型ダイボンディング用ストリップ(diebond strip)に関するものである。より具体的には、レーザーのダイ(laser die)を基板へ取り付けたり基板から取り外したりするために用いるチタン合金製のダイボンディング用ストリップに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１及び図２に公知のダイボンディング用ストリップ５を示す。ストリップ５は通常、長方形の薄いグラファイト片であり、その中央に孔２０、そして両端にも更に２つの孔２２、２４が形成されている。ダイボンディング用ストリップ５は厚さ１ｍｍ、幅約１５ｍｍ、長さ約５４ｍｍのものが一般的である。通常、基板へ取り付けるべき部品は、中央孔２０上に配置し、真空圧によって所定の位置に維持される。この部品は、ストリップ５の周囲に取り付けられた、様々な公知のデザインを持つセラミック製の留め具を利用して基板に装着される。低電圧・高電流源を孔２２、２４へ接続することにより、ストリップ５が加熱される。これらの孔２２、２４は更に、ダイボンディング処理中にストリップ５を適所に保持する手段にもなっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来、半導体レーザーダイ１を基板３へ取り付ける処理は、組み立て部品１０を加熱しはんだ４の未形成塊(perform)をリフロー(reflow)して半導体レーザーダイ１を基板３へ取り付けるようにして実施される。この処理は、低電圧、高電流をダイボンディング用ストリップ５に通すことにより熱を発生させて行う。図３を参照すると、半導体レーザーダイ（チップとも呼ぶ）１がサブマウント２に取り付けられている。組み立て部品１０は、ストリップ５を通じて全体的に加熱され、サブマウント２と基板３との間にあるはんだ４の未形成塊がリフローする温度に達し、これによりチップ１を載せたサブマウント（チップオンサブマウントとも呼ぶ）２が基板３に取り付けられる。しかしこの公知の処理には、チップ１とそのサブマウント２との間の接合が損なわれる温度にまで昇温してはならないという技術的問題がある。よって、高精度で一貫した温度制御が必要とされる。
【０００４】
チップオンサブマウント２（以下部品という）を基板３へ取り付けるための従来の方法は、グラファイト製ダイボンディング用のストリップ５に対して能動制御(active control)を行うものではない。むしろこのシステムは、図４に示す熱電対３１、３２を用い、温度を、設定されたパラメータ内に確実に維持するように周期的にチェックを行うものである。
【０００５】
従来のシステムにおいては、熱電対３１、３２をダイボンディング用ストリップ５へ確実に取り付けることが出来ないことから、熱電対３１、３２とストリップ５との間の接触をどのように維持するのか、というもう１つの技術的問題がある。熱電対３１、３２の位置及び接触は、スプリング３３、３４を用いて維持される。その結果、制御は、ストリップ５と熱電対３１、３２との接合部において検知された温度に基づき行われることになる。この接合部にばらつきがあれば、システムにおいては変化が見えないまま最高５０℃のばらつきが生じる。
【０００６】
更に、従来のシステムは、並列に接続した熱電対システムを用いている。したがって、両方の熱電対が同様の結果を出した場合、システムはバランスを維持しており、使用可能な状態にあるものとみなされる。２つの熱電対３１、３２間においてバランスの乱れがあった場合、システムを再調整しなければならない。
【０００７】
従来のダイボンディング用ストリップに関わる更なる技術的問題は、グラファイトの性質上、ストリップ５が曲がらないように熱電対３１、３２をストリップ５へ押し付けることが困難な点である。ストリップ５が曲がった場合、ストリップ５上で基板３を維持するための真空圧の効果が下がり、また、ストリップ５から基板３への熱エネルギーの伝導が損なわれる。更に熱電対３１、３２をストリップ５へ押し当てた場合、熱電対３１、３２の効率を下げることにもなる。
【０００８】
更にストリップ５は、使用を開始した時点から劣化しはじめる。これは、部品をストリップ５へ押し当てることでストリップの抵抗が増大することも一因である。ストリップ５の効果が低減すると、処理時間は徐々に長くなる。これはストリップ５にかける電力を大きくすることで若干補正することができる。しかしながら、それでも従来のダイボンディング用ストリップ５は約３ヶ月に一度の交換が必要である。
【０００９】
本発明の目的は、上述した技術的問題を解消、あるいは少なくとも緩和するところにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、部品を基板へダイボンディングする場合に用いられるストリップを提供するものであり、このストリップは、その末端部分と比べて断面の薄い中心領域を含むことを特徴としている。
【００１１】
ストリップは、段差のある断面形状を持つものでも良い。代わりに、テーパー状の断面形状を持つものでも良い。
【００１２】
ストリップはチタン合金等の合金から形成されたものが望ましい。
【００１３】
本発明は更に、中心領域が末端領域に比べて薄い断面を持つことを特徴とするストリップを用いることにより、部品を基板へボンディングするための方法を提供するものであり、その方法は、基板をストリップの中心領域近くに配置するステップと、部品を基板に配置するステップと、部品と基板との間に設けたはんだをリフローするのに十分な所定の温度までストリップを加熱するステップと、ストリップを冷却することで、はんだにより部品を基板へボンディングするステップとからなる。
【００１４】
本発明は更に、中心領域が末端部分に比べて薄い断面を持つことを特徴とするストリップを用いることにより、基板にボンディングされた部品を取り外すための方法が提供するものであり、その方法は、部品がボンディングされている基板をストリップの中心領域付近に配置するステップと、部品と基板との間にあるはんだをリフローして接合を解くのに十分な所定の温度にまでストリップを加熱するステップと、基板から部品を取り外すステップとから成る。
【００１５】
本発明の主要な利点及び特徴を上記に説明したが、単に例として挙げた添付図及び実施例の詳細な説明を参照することにより本発明に対するより深い理解と確認を得ることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図５に示すダイボンディング用ストリップ５０には、その中心に孔５１が設けられており、この孔に基板３を所定位置に一時保持するための真空圧が印加される。ストリップ５０への電気接続は、電気接続ポイント５３、５３で行う。これらのポイント５３、５３は、従来技術と同様に処理中にストリップ５０を保持するための手段としても機能する。ストリップ５０は合金から形成されるのが望ましく、最も望ましいのはチタン合金製のものである。ストリップ５０の加熱は公知のグラファイトストリップ５（図１ないし図４参照）とほぼ同じ方法でストリップに電流を流すことにより行われる。
【００１７】
しかしながら、図６で明らかなように、本発明に基づくダイボンディング用ストリップ５０は、その中心領域７０の断面が端部領域５６よりも薄くなっている。この薄くした断面によりストリップ５０の抵抗が増し、その結果所定の電力供給に対する温度の上昇が大きくなる。
【００１８】
ストリップ５０の中央に位置しているのは熱電対６０である。この熱電対６０は、ストリップ５０へ溶接することが望ましい。スプリング接触ではなく溶接を用いるのは、ストリップ５０と熱電対６０との間に、より改善された、より恒久的な接触を設けることが出来るため、ストリップ温度の測定をより正確に実施出来るからである。この結果、より良好なシステム制御を達成することが出来る。
【００１９】
図７及び図８に示すように、このストリップ５０の中心領域７０はチップオンサブマウント２および基板３を配置する場所である。チップオンサブマウント２および基板３は、従来技術及び上述した図３及び図４において用いられているものと基本的に変わりはない。したがって図７及び図８に描かれている要素は、同じ符号が付された図及び図４の要素と同じものである。
【００２０】
本発明に基づくダイボンディング用ストリップ５０へ加えられる熱は、中心領域７０へ集中し、ストリップ全体には分散しないため、ストリップの効率が高くなるという利点がある。本発明に基づくダイボンディング用ストリップは、公知のグラファイトストリップ５に要した複雑な構成は必要ない。したがって、条件温度を維持する制御ループの信頼性はより高いものとなる。
【００２１】
更に、チタンは耐久性の高い材料である。したがって一般的には数ヶ月しか持たないグラファイトストリップと比べ、チタン製ダイボンディング用ストリップ５０は何年にもわたって持つのである。
【００２２】
チタンストリップ５０は、グラファイトストリップ５よりも応答速度が速い。これにより所要の温度に到達するまでに要する時間が少なくなるため、処理時間が短縮でき、この結果、公知のストリップ５の何分の１かの時間で基板３がはんだ温度にまで加熱されることになる。したがって、条件温度でストリップに印加しなければならない電力がより少なくて済むという利点がある。
【００２３】
本発明における段差をつけた設計により、ストリップ５０に沿った抵抗にばらつきがあってもこれを許容することが出来る。このことから、ストリップ５０の端部領域５６を比較的低温で保ち、「作業」領域である中心領域７０を所要の温度にすることが出来る。
【００２４】
使用する熱電対６０が１つであるため、システム構成をより簡素化することが出来る。これは、測定された温度がより確実となることを意味し、ひいては処理においてより高い制御性及び安定性を期待できる。
【００２５】
熱電対６０は、ばねの圧力により所定の位置に保持するのではなく、スポット溶接によりストリップ５０へ溶接するものであるが、これは表示される温度がより確実なものになるということを意味する。更に、熱電対６０を所定位置へ溶接することで、熱電対６０によるストリップ５０の変形を生じないようにすることが出来る。
【００２６】
ストリップ５０は、ワイヤＥＤＭ（放電加工）で湾曲させないように作られたものが望ましい。こうすることにより、基板３とストリップ５０との間に良好な接触を作ることが出来、より高い熱伝導、そしてより良好な真空保持力が得られる。
【００２７】
図９は、段差をつけたストリップデザインの他の実施形態を示す。ここに描かれたダイボンディング用ストリップ９０には、厚い端部領域５６から薄い中心領域７０までの間に一段の段差９１しかない。
【００２８】
図１０は更に他の実施形態を描いたものであり、この実施形態においては、ダイボンディング用ストリップ１００は厚い端部領域５６から薄い中心領域７０までの間、テーパー加工されている。
【００２９】
ストリップの制御性及び信頼性が高くなったことにより、新たな処理法が開発された。上記実施形態に基づくダイボンディング用ストリップは、部品２を基板３上へ配置するためのより優れた方法を実現するだけではなく、既に基板３にボンディングされている部品２を取り外すための方法を実現するものである。
【００３０】
したがって、半導体レーザーチップを、本発明に基づくダイボンディング用ストリップを用いて取り外すことが可能である。従来、チップオンサブマウントを基板へ取り付ける処理の製造歩留まりは低い。歩留まりが低くなってしまうのは、レーザーチップの不具合や最終組立部品に含まれる他の部品の問題等、様々な要因による。不良となった組立部品の中で機能する部品がある場合、これらを回収し、他の組立部品中で再利用することが望ましい。よって未だ機能するレーザーチップ又は他の部品を不良組立部品から回収し得るということは、大きな製造コストの削減につながる。
【００３１】
本発明は、上記実施形態に限られたものではなく、請求項の範囲内において、他の改変形態及び変更形態を企図することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来のダイボンディング用ストリップを示す平面図である。
【図２】  図１のダイボンディング用ストリップの縦断面図である。
【図３】  従来の半導体レーザーダイの基板への取り付け状態を部分的に示す拡大側面図である。
【図４】  従来のシステムにおける熱電対とダイボンティング用ストリップとの間の接触状態を示す概略側面図である。
【図５】  本発明の一実施形態に係るダイボンディング用ストリップの平面図である。
【図６】  図５のストリップの側面図である。
【図７】  図５及び図６のダイボンディング用ストリップに配置されたチップオンサブマウントと基板を示す側面図である。
【図８】  図７の詳細を部分的に示す拡大側面図である。
【図９】  本発明の他の実施形態に係るダイボンディング用ストリップの側面図である。
【図１０】  本発明の更に他の実施形態に係るダイボンディング用ストリップの側面図である。
【符号の説明】
１  半導体レーザダイ（チップ）
２  サブマウント
３  基板
４  はんだ未形成塊
５０、９０、１００  ストリップ
５１  孔
５３  電気接続ポイント
５６  端部領域
６０  熱電対
７０  中心領域
９１  段差
【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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