ボンディング用ヒーターユニットとその製造方法
【課題】 ボンディング用ヒーターツールについて、加熱圧着面の均熱性及び温度変化による変形が少なくなり、圧着品位および位置精度を向上する。
【解決手段】 ボンディング用ヒーターツールのヒーター１とヘッド２の材質を、主成分が同じで添加物が異なる２種のセラミックスで作製し、両者を密着させることにより前記課題を解決した。ボンディング用ヒーターツールを本発明の構造とすることにより、熱膨張差が極めて小さくすると共に両者の電気抵抗率を調整することができる。その結果、加熱圧着時の加熱圧着面の変形、均熱性の低下、位置精度の低下を防ぐことができ、高品位の加熱圧着が可能となる。
【解決手段】 ボンディング用ヒーターツールのヒーター１とヘッド２の材質を、主成分が同じで添加物が異なる２種のセラミックスで作製し、両者を密着させることにより前記課題を解決した。ボンディング用ヒーターツールを本発明の構造とすることにより、熱膨張差が極めて小さくすると共に両者の電気抵抗率を調整することができる。その結果、加熱圧着時の加熱圧着面の変形、均熱性の低下、位置精度の低下を防ぐことができ、高品位の加熱圧着が可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板製造装置やＦＰＤ（フラットパネルディスプレー）等の製造の加熱圧着工程に使用するボンディング用ヒーターユニットとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的従来のヒーターユニットの構造は図３に示すように、ヘッドに挿入されたカードリッジ式ヒーターへの通電により、ヘッドおよびヘッドの端面であり、加熱圧着面であるフェイスを加熱する構造である。ヘッドはステンレス合金が多いが、熱膨張差によるフェイスの平面度の悪化、圧着不良、位置ずれなどさまざまな問題があった。
【０００３】
特許文献１には、明記されていないがおそらく金属製の線状発熱体をセラミックで囲みヒーターユニットとし（図３）、ヒーターユニットをホルダーやヘッドと一体とする技術が示されている。この技術では、ヒーターユニットとホルダー、ヘッドとの熱膨張率を近似させることにより、ボンディング精度を上げられることが示されている。
【０００４】
特許文献２には、ヘッド及びヒーターの取り付け部に工夫を施した、セラミックヒーターについての技術が示されている。また、ボンディングのヘッドにはダイヤモンドの被覆がなされている。
【０００５】
特許文献３には発熱体が炭化珪素で、その形状について工夫を行った発明が示されている。
【特許文献１】特開２０００−３３２０６１号公報
【特許文献２】特開２００３−０１７５３２号公報
【特許文献３】特開２００２−０５０６５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の技術は、各部材の熱膨張係数を近似させることにより、使用時のフェイスの平面度及び位置精度を改善することができる。
【０００７】
しかしながら、線状のヒーターを用いるために、熱伝導がよいセラミックスで囲んだとしても、フェイス表面では均一な温度分布（以下「均熱性」と表記する）にならず、フェイスの均熱性は阻害され、圧着不良が生じる。また、ヒーターとセラミックスは密着させるのが難しく、ヒーターとそれを囲むセラミックスとが接触する部分と隙間ができる部分ができる。それに従いフェイスの均熱性はさらに阻害される。
【０００８】
特許文献２の技術は、フェイスは炭化珪素などのセラミックスからなるが、ヒーターはホルダー部に取り付けられたカートリッジ式ヒーターである。そのために、ヘッドの均熱性が悪い。また、ヘッドを含むセラミックス部と保持する金属製のホルダー部では熱膨張が異なる。そのために、使用時の温度変化により平面度および位置精度の確保ができない。
【０００９】
特許文献３の技術は、ヒーターが炭化珪素からなるボンディングツールであるが、ヘッドは異なる材料であり、形状の工夫はあるものの、やはり使用時の温度変化に対する熱膨張率の相違から平面度及び位置精度が確保できない。
【００１０】
本発明は、前記技術を踏まえた上で、下記を満たすボンディングツールを得ることを課題とする。
【００１１】
１．ヒーターの熱が均一にヘッドに伝わり、フェイスの均熱性が充分高く、その結果被加熱圧着物の平面度を充分に保ち、圧着不良を無くすこと。
【００１２】
２．ホルダー、ヒーター、ヘッドの熱膨張係数を近似させることにより、昇温および高温に伴う熱膨張に起因する位置精度を確保すること。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１に記載の本発明は、ホルダーとヒーターとヘッドがこの順番に直列に、それぞれ接合された構造のボンディングヒーターユニットにおいて、
ヒーターとヘッドは主成分が同じで添加物が異なる２種のセラミックスからなり、
ヘッドの電気抵抗率はヒーターより少なくとも１０倍以上高く、
ヒーターとヘッドの熱膨張率の差は０．３×１０−６／Ｋ以下であることを特徴とするボンディング用ヒーターユニットである。
【００１４】
通電により発熱するヒーターとヘッドが共に主成分が同じセラミックスからなる。主成分が同じであるために、熱膨張率の両者の差は極めて小さく０．３×１０−６／Ｋ以下である。この差は小さければ小さい程よく、理想は０である。０．３×１０−６／Ｋ以下であれば、ヒーターとヘッドの熱膨張差による歪みが小さく押さえられるために、充分に加熱圧着面であり、被加熱圧着物と接触する面であるフェイスの平面度を確保でき、また位置精度の高いボンディングが可能となる。０．３×１０−６／Ｋ以上であれば、図２に示すように、ヒーターとヘッドの熱膨張の違いからヘッドの湾曲が起こるために、フェイスの平面度が悪化し圧着不良を招き、ボンディング品位を落とす。
【００１５】
ヒーターとヘッドの電気抵抗率は少なくとも１０倍以上ヘッドの方が高い。本発明のボンディング用ヒーターユニットは、ヘッドとヒーターが一体的に接合されている。そのために、ヒーターに流れた電流の一部は、ヘッドにも影響を及ぼす。電流はヒーターに集中的に流れる方がよく、ヘッドには流れない方が好ましい。ヘッドに大きな電流が流れると被加熱圧着物が電気的に破壊されるなどの悪影響がある。そのために、本発明に示すように、ヒーターに集中的に電流を流すためには、少なくともヘッドの電気抵抗をヒーターの１０倍以上にする必要がある。そうすることで、電気抵抗率の低いヒーターに集中的に電流が流れ、ヘッドにはほとんど流れない。この電気抵抗率の差は、高ければ高い程よく、最低１０倍、望ましくは一万倍以上がよく、ヘッドは可能であれば絶縁体が好ましい。
【００１６】
請求項２に記載の本発明は、セラミックスの主成分がＳｉＣ、ＴｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４、ＡｌＮ、コーディライトの少なくとも１種からなる請求項１に記載のボンディング用ヒーターユニットである。
【００１７】
主成分を前記のいずれかとするセラミックスは、単体の熱膨張率が５．０×１０−６以下と、鉄系材料やステンレスと比較して低い。そのために、ボンディング中の温度の昇降によるヘッドの変形が少なく、位置精度の確保も可能である。又、これらのセラミックスは、添加物を加えることで比較的電気抵抗を変化させやすい性質に加えて、熱膨張率の変化が少ないという特徴がある。
【００１８】
請求項３に記載の本発明は、セラミックスの主成分がＳｉＣであり、ヘッドに用いられる添加物が、合計で１〜１０重量％のＡｌ２Ｏ３，Ｙ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｅｒ２Ｏ３の少なくとも１種以上であり、ヒーターに用いられる添加物が、合計で１〜１０重量％のホウ素、カーボン、Ｂ４Ｃ、ＴｉＢ２、ＴｉＮ、ＴｉＣ、ＺｒＮ、ＺｒＢ２、Ｂ４Ｃ、ＴａＣのいずれか１種以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のボンディング用ヒーターユニットである。
【００１９】
請求項２に記載の各種セラミックスのなかでも、ＳｉＣは特に添加物により電気抵抗率を変化させやすい。また、硬度や被加熱圧着物との濡れ性が悪いこともあり、ボンディングツールのヘッドとして特に優れている。
【００２０】
これらの諸特性を維持したままヘッドに用いるセラミックスとしては、ＳｉＣの主成分にＡｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｅｒ２Ｏ３のいずれか１種以上を１〜３５重量％添加したものが適している。これらの添加物は、焼結を助け緻密化を進める一方で、電気抵抗率を上げ、熱膨張を大きく変化させないという特徴がある。
【００２１】
添加物の総量が１％未満のＳｉＣは非常に焼結が困難であり、ヘッドにポアが残るために加熱圧着の品位が落ちる。ポアの解消のためにフェイスに例えばダイヤモンドのコーティングを施せば、製造費用が上がる。添加物の総量が逆に３５重量％を超えれば、熱膨張係数が大きく変化するために、ヒーターとの熱膨張係数差が広がり、高品位なボンディングができなくなる。
【００２２】
同様に、ヒーターにはＳｉＣを主成分としてホウ素、カーボン、Ｂ４Ｃ、ＴｉＢ２、ＴｉＮ、ＴｉＣ、ＺｒＮ、ＺｒＢ２、Ｂ４Ｃ、ＴａＣのいずれかを１〜３５重量％添加したセラミックスが特に有効である。ＳｉＣ単体の電気抵抗率は１０−１Ω・ｃｍ〜１Ω・ｃｍと比較的低いが、ＳｉＣ単体は非常に焼結および緻密かが難しい。そのために、構造材として製造する場合は、Ａｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＳｉＯ２などの焼結助剤を加えて焼結する。これらの助剤は絶縁体であり、ＳｉＣの結晶を取り囲むようにして粒界を生成するために、焼結体の電気抵抗は１０４Ω・ｃｍ〜１０９Ω・ｃｍと、著しく向上させる。
これに対し、本発明のヒーターにはホウ素、カーボン、Ｂ４Ｃ、ＴｉＢ２、ＴｉＮ、ＴｉＣ、ＺｒＮ、ＺｒＢ２、Ｂ４Ｃ、ＴａＣを添加している。これらの添加により電気抵抗率は前記Ａｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＳｉＯ２などの絶縁体の助剤を加えたものよりはるかに低くすることができ、また、添加による熱膨張係数の変化は極めて小さい。なお、カーボンについては、フェノールなどの有機物の形で添加する場合も含む。添加物の総量については、ヘッドと同様である。
【００２３】
請求項４に記載の本発明は、ヒーターと、ホルダーとが、主成分が同じで添加物の異なる２種類のセラミックからなることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のボンディング用ヒーターユニットである。
【００２４】
以下図１を用いて説明を行う。ボンディング用ヒーターユニットは、非加熱圧着部と接触するヘッドと、ユニットを支え装置に固定するホルダーの間にヒーターを持つ構造が一般的である。このホルダーはヒーターと接しており温度変化が激しいために、ステンレス系の材料が多く用いられている。ホルダーがステンレスはじめ熱膨張率の高い金属であれば、その熱膨張差から剥離や割れ、変形やユニットの歪みを生じ、また、ボンディングの位置精度が充分に得られない。そこで本請求項は、ホルダーの材質を、ヒーターと同じ主成分を持ち添加物の異なるセラミックとすることで前記問題を解決した。ヒーターに電流を集中させるためには、ホルダーの電気抵抗率は高い方がよい。また、熱膨張率についても、ヘッドと同様にヒーターと近似している必要がある。ホルダーのセラミックスはヘッドと同じでもよいし、電気抵抗と熱膨張の前記条件を満たしていれば主成分が同じで種類の異なる材質のセラミックスでも構わない。
【００２５】
請求項５に記載の本発明は、半導体基板製造装置、フラットパネルディスプレーの加熱圧着工程に使用する、請求項１から請求項４のいずれかに記載のボンディング用ヒーターユニットである。本発明のボンディング用ヒーターユニットは、加熱圧着装置であればさまざまな装置として使用できるが、特に有効なのは半導体製造装置およびフラットパネルディスプレー用である。これらの用途は、ボンディング装置のなかでも特に圧着不良が許されない上に位置精度が厳しく、なおもその要求は年々向上している。また、本発明のボンディングツールのフェイス面の均熱性及び面精度は充分に高く、これらの用途に最も適している。
【００２６】
請求項６に記載の本発明は、粉末状、プレス体、焼結体のいずれかの状態であるヘッドと、粉末状、プレス体、焼結体のいずれかの状態であるヒーターとを、ホットプレス、常圧焼結、加圧焼結、熱間静水圧プレスから選ばれるいずれかの加熱工程にて一体化する工程を有することを特徴とするボンディング用ヒーターユニットの製造方法である。
【００２７】
通常、ヘッドとヒーターを一体化するには、ネジ止めや挟み込み、テーパを利用した機械的な一体化方法が取られる。これらの方法では、両者の密着性が、例えば本発明によるような一体として焼結した場合と比較して著しく低い。そのために、両者の熱伝導は充分でなく、均熱性も確保できない。
【００２８】
これとは別に機械的でない手段、例えばロウ付けによって両者を一体化する方法もあるが、ロウの部分の熱膨張率がやはり違うために、部材に引っ張りや圧縮の力が加わり、変形が生じる。
【００２９】
これらの問題を解消するためには、本発明によるようにセラミックスに熱を加えた状態で一体化する方法が最も望ましい。本発明のヒーターとホルダー部の接合は粉末状、プレス体、焼結体を用いることができ、加熱方法も複数あり、さまざまな組み合わせが考えられるが、その中でも特に有効な組み合わせを以下に示す。
１．ヘッドとヒーターを別々にプレスおよび焼結を行った後に、両者を重ねて荷重をかけた状態で熱間静水圧加圧処理を行うことにより一体化する。
２．プレスおよび焼結を行ったヘッドの焼結体と、ヒーターのプレス体を重ね、一体的にホットプレスを行うことにより一体化する。
３．プレスおよび焼結を行ったヒーターの焼結体と、ヘッドのプレス体を重ね、一体的にホットプレスを行うことにより一体化する。
４．ヒーターのプレス体と、ヘッドのプレス体を重ね、一体的にホットプレスを行うことにより一体化する。
５．プレスおよび焼結を行ったヒーターと、同じくプレス及び焼結を行ったヘッドとを重ねた状態でホットプレスを行うことにより一体化する方法。
６．プレスおよび焼結を行ったヒーターと、同じくプレス及び焼結を行ったヘッドとを重ねた状態で荷重をかけ、熱処理を行う方法。
７．ヒーターのプレス体と、ヘッドのプレス体とを重ねた状態で冷間静水圧プレスを行い、その後に焼結を行う方法。
【００３０】
以上の処理について、雰囲気、圧力、温度はセラミックスの種類によって大きく異なるが、以下表１に示す範囲が適当である。
【００３１】
【表１】
【００３２】
以上に代表的な組み合わせを述べたが、本発明の製造方法はこれらにとどまるものではなく、ヒーターとヘッドが前記方法にて熱処理を加えることにより、部分的な片寄りがなく密に接合される方法であれば、その組み合わせは自由である。
【００３３】
また、以上はヒーターとヘッドについて主に述べたが、ホルダーを一体とする場合は、前記工程の接合と同様にホルダーの一体化を行うことにより可能である。
【発明の効果】
【００３４】
本発明は以下に示す効果の少なくとも一つを実現する。
１．発熱体をセラミックスとすることにより、ヘッドの均熱性が向上し、ヘッドの温度分布が均一になる。
２．ヘッドとヒーターの熱膨張係数が近似（＜０．３×１０−６／Ｋ以下）しており、熱膨張の小さいセラミックスからなるために、温度変化による装置の歪みが小さくでき、圧着不良が発生せずに、位置精度やフェイスの歪みを最小限にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
本発明のボンディングツール用ヒーターユニットは、以下の形態にて最良に得ることができる。
【００３６】
まず、ヒーターおよびヘッドの主成分であるセラミックスの粉末と、添加物の粉末を準備する。混合に使用するのはボールミル、アトライター、ライカイ機、各種ミキサー等公知の装置及び方法で行えばよい。これらを焼結後にムラができないよう、均一に分散するように混合する。篩い機やスプレードライヤーなどで造粒を行うことや、混合過程で成型用バインダーを添加することは、必要に応じて行えばよい。混合後の粉末粒径は均一で緻密に焼結できるのであれば特に問わないが、望ましくは平均粒径が０．５〜３μｍの範囲である。
【００３７】
粉体混合以後の工程は、前記の通り様々な方法から最適な方法を選択することができる。部材ごとのプレスや焼結条件は公知の方法と変わりないために、以下接合について説明する。
１．ヒーターとヘッドの両方がプレス体の状態で接合する方法
両者を予め金型プレスなどで成形を行い、成形体の接合したい面同士を合わせて固定し、ゴム型などの容器、袋中にて冷間静水圧プレスを行うことにより一体化できる。この際に、金型プレスなどを行う際は、後の冷間静水圧プレス圧力よりも低圧にてプレスする方法が有効である。圧力の範囲としては金型プレスなどは５〜１５ＭＰａ、冷間静水圧プレスは３０〜３００ＭＰａが適当な範囲である。
【００３８】
一体化した後に、脱脂及び焼結、熱間静水圧プレス処理、加工を行い、電極を付けることにより、ヒーターとヘッドが強固に接合した所望のヒーターユニットを得ることができる。
２．ヒーターとヘッドの一方が焼結体で、もう一方がプレス体または粉末の両者を接合する方法
一方が焼結体でもう一方がプレス体又は粉末の場合は、ホットプレス法にて両者を一体する。カーボンなどからなるモールド中に焼結体を固定し、その上下に接した箇所に粉末又はプレス体を充填する。その状態のままカーボンモールドで周囲を囲み、昇温と加熱を行う。ホットプレス後には、両者は強固に接合して一体となる。ホットプレス後に加工を行い、電極を付けることにより、ヒーターとヘッドが強固に接合した所望のヒーターユニットを得ることができる。
３．ヒーターとヘッドがいずれも焼結体であり、両者を接合する方法
焼結体同士を接触した状態で、両者を接合するには、最低でも温度を上げる必要がある。温度を上げた状態で両者に圧力を加えることにより接合できる。
【００３９】
具体的方法としては、両者を重ね合わせホットプレスを行う方法がある。この際の温度や圧力はセラミックスの種類により異なるが、焼結温度より５０〜３００℃程度低い温度がよい。圧力は５〜１００ＭＰａが適当である。
【００４０】
また、または重ね合わせた状態で、自重か荷重により圧力を加える方法がある。この処理は単に熱を加えてもよいし、熱間静水圧プレス処理と同時に行ってもよい。
【００４１】
以下実施例により、より詳細に本発明を説明する。
【実施例１】
【００４２】
ヘッド用の材料としてＳｉＣを主成分として９０重量％含み、添加物がＡｌ２Ｏ３を５重量％、Ｙ２Ｏ３３重量％、Ｅｒ２Ｏ３２重量％するセラミックスを、
ヒーター用の材料としてＳｉＣを主成分として９５重量％含み、添加物をＴｉＢ２を２重量％、ＴｉＮを３重量％としたセラミックスを選択し、選択した実施例を示す。
【００４３】
ヘッド用の部材の原料として、９０重量％のＳｉＣ、５重量％のＡｌ２Ｏ３、３重量％のＹ２Ｏ３、２重量％のＥｒ２Ｏ３の各粉末および成形バインダー及び混合溶媒として十分量のメタノールをボールミルに投入し、樹脂製のボールメディアを用いて３０時間混合を行った。
【００４４】
ヒーター用の部材の原料として、９５重量％のＳｉＣ、２重量％のＴｉＢ２、３重量％のＴｉＮおよび成形バインダー及び混合溶媒として十分量のメタノールをボールミルに投入し、樹脂製のボールメディアを用いて３０時間混合を行った。
【００４５】
それぞれの粉末は純度が９９．５％であり平均粒径１．５μｍであった。混合後のスラリーの平均粒径を測るとそれぞれ１．３μｍであった。これらのスラリーをスプレードライヤーで乾燥および造粒を行って、ヘッド用粉末とヒーター用粉末を得た。
【００４６】
これらの粉末をそれぞれ金型プレス機で１５０ＭＰａの圧力でプレス成形した。
【００４７】
プレス体を脱脂、焼結兼用炉に投入して、アルゴン雰囲気１ＭＰａ下で２０００℃の条件にて焼結を行った。
【００４８】
焼結体について熱膨張係数を調査したところ、ヘッド用のものは４．５×１０−６／Ｋであり、ヒーター用は４．６×１０−６／Ｋであった。
【００４９】
また、電気抵抗率について測定したところ、ヘッド用のものは１．０×１０７Ω・ｃｍ、ヒーター用のものは３．０Ω・ｃｍであった。
【００５０】
次に、得られたそれぞれ焼結体の接合したい部分を一つの面にて接触した状態で、上にカーボン製の錘をおいて荷重をかけ、１９００℃、２００ＭＰａにて熱間静水圧プレス処理を行った。処理後に両者は強固に一体化していた。
【００５１】
得られた一体化した焼結体に、研削加工を加えることにより、ボンディング用ヒーターユニットの形状とした。焼結体の一部をラップ加工して組織を観察したところ、ポアが少ない充分に緻密化した組織であった。
【００５２】
次に、加工後の焼結体のヒーター２箇所に通電用の電極を取り付け、ヘッドに熱電対を備え、ヒーターツールとした。
【００５３】
このヒーターツールの電極を通じて電流を流し、フェイスの温度を常温〜５５０℃へ上昇し常温へ戻すの１サイクルとし、これを１サイクルを５秒で繰り返し実施した。
【００５４】
フェイスの歪みをレーザー干渉計で測定したところ、温度の上昇加工による歪みは２μｍ未満と良好であった。
【００５５】
また、フェイスの温度測定をしたところ、フェイスの温度分布はフェイス面１０ｍｍ×３０ｍｍの面積に対して最大２℃であり、良好であった。
さらに、位置精度は従来のステンレスをはじめとする金属でそれぞれ製造したものと比較して、１／３〜１／５の範囲に抑えるすることができた。
【００５６】
以上に本発明の最も代表的な実施例を示したが、前記のように本発明の製造方法及びセラミックスの材質は本実施例に限るものではない。
【実施例２】
【００５７】
実施例１で製作したヒーターユニットを、ステンレス製のホルダー部にボルトでクランプけして半導体チップ実装装置に用いた。
【００５８】
その結果、フェイス面の温度分布及び温度による面の歪みは極めて小さく、半導体チップを良好に加熱圧着ボンディングを行うことができた。
【実施例３】
【００５９】
実施例２に記載のステンレス製のホルダーを、ヘッドと同じＳｉＣを主成分とするセラミックスにて製造し、実施例１に示すヘッドとヒーターの接合の際に同時に接合した。
【００６０】
その結果、フェイス面の温度による面の歪みはさらに小さくなり、さらに良好な半導体チップの加熱圧着ボンディングを行うことができた。
また、以上の実施例についてはホルダー、ヒーター、ヘッドの主成分がＳｉＣのセラミックスについて中心に述べたが、主成分がＴｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４、ＡｌＮ、コーディライトのセラミックスを用いても添加物を適当に替えることにより、同様の結果を得た。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、半導体基板製造装置やＦＰＤ（フラットパネルディスプレー）等の製造の加熱圧着工程に使用するボンディング用ヒーターユニットに使用できる。
【００６２】
また、同様の加熱圧着工程を有する部材には、いずれも応用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明のボンディングツール用ヒーターユニットの構造の一例を示す。
【図２】温度によるフェイス面の変形についての解説図
【図３】従来のヒーターユニットの構造の一例を示す
【符号の説明】
【００６４】
１ セラミックヒーター
２ ヘッド
３ フェイス（加熱圧着面）
４ ホルダー
５ 熱電対挿入穴
６ ヒーター導線
７ ヒートと導線の接合部
８ カートリッジ式ヒーター
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板製造装置やＦＰＤ（フラットパネルディスプレー）等の製造の加熱圧着工程に使用するボンディング用ヒーターユニットとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的従来のヒーターユニットの構造は図３に示すように、ヘッドに挿入されたカードリッジ式ヒーターへの通電により、ヘッドおよびヘッドの端面であり、加熱圧着面であるフェイスを加熱する構造である。ヘッドはステンレス合金が多いが、熱膨張差によるフェイスの平面度の悪化、圧着不良、位置ずれなどさまざまな問題があった。
【０００３】
特許文献１には、明記されていないがおそらく金属製の線状発熱体をセラミックで囲みヒーターユニットとし（図３）、ヒーターユニットをホルダーやヘッドと一体とする技術が示されている。この技術では、ヒーターユニットとホルダー、ヘッドとの熱膨張率を近似させることにより、ボンディング精度を上げられることが示されている。
【０００４】
特許文献２には、ヘッド及びヒーターの取り付け部に工夫を施した、セラミックヒーターについての技術が示されている。また、ボンディングのヘッドにはダイヤモンドの被覆がなされている。
【０００５】
特許文献３には発熱体が炭化珪素で、その形状について工夫を行った発明が示されている。
【特許文献１】特開２０００−３３２０６１号公報
【特許文献２】特開２００３−０１７５３２号公報
【特許文献３】特開２００２−０５０６５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の技術は、各部材の熱膨張係数を近似させることにより、使用時のフェイスの平面度及び位置精度を改善することができる。
【０００７】
しかしながら、線状のヒーターを用いるために、熱伝導がよいセラミックスで囲んだとしても、フェイス表面では均一な温度分布（以下「均熱性」と表記する）にならず、フェイスの均熱性は阻害され、圧着不良が生じる。また、ヒーターとセラミックスは密着させるのが難しく、ヒーターとそれを囲むセラミックスとが接触する部分と隙間ができる部分ができる。それに従いフェイスの均熱性はさらに阻害される。
【０００８】
特許文献２の技術は、フェイスは炭化珪素などのセラミックスからなるが、ヒーターはホルダー部に取り付けられたカートリッジ式ヒーターである。そのために、ヘッドの均熱性が悪い。また、ヘッドを含むセラミックス部と保持する金属製のホルダー部では熱膨張が異なる。そのために、使用時の温度変化により平面度および位置精度の確保ができない。
【０００９】
特許文献３の技術は、ヒーターが炭化珪素からなるボンディングツールであるが、ヘッドは異なる材料であり、形状の工夫はあるものの、やはり使用時の温度変化に対する熱膨張率の相違から平面度及び位置精度が確保できない。
【００１０】
本発明は、前記技術を踏まえた上で、下記を満たすボンディングツールを得ることを課題とする。
【００１１】
１．ヒーターの熱が均一にヘッドに伝わり、フェイスの均熱性が充分高く、その結果被加熱圧着物の平面度を充分に保ち、圧着不良を無くすこと。
【００１２】
２．ホルダー、ヒーター、ヘッドの熱膨張係数を近似させることにより、昇温および高温に伴う熱膨張に起因する位置精度を確保すること。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１に記載の本発明は、ホルダーとヒーターとヘッドがこの順番に直列に、それぞれ接合された構造のボンディングヒーターユニットにおいて、
ヒーターとヘッドは主成分が同じで添加物が異なる２種のセラミックスからなり、
ヘッドの電気抵抗率はヒーターより少なくとも１０倍以上高く、
ヒーターとヘッドの熱膨張率の差は０．３×１０−６／Ｋ以下であることを特徴とするボンディング用ヒーターユニットである。
【００１４】
通電により発熱するヒーターとヘッドが共に主成分が同じセラミックスからなる。主成分が同じであるために、熱膨張率の両者の差は極めて小さく０．３×１０−６／Ｋ以下である。この差は小さければ小さい程よく、理想は０である。０．３×１０−６／Ｋ以下であれば、ヒーターとヘッドの熱膨張差による歪みが小さく押さえられるために、充分に加熱圧着面であり、被加熱圧着物と接触する面であるフェイスの平面度を確保でき、また位置精度の高いボンディングが可能となる。０．３×１０−６／Ｋ以上であれば、図２に示すように、ヒーターとヘッドの熱膨張の違いからヘッドの湾曲が起こるために、フェイスの平面度が悪化し圧着不良を招き、ボンディング品位を落とす。
【００１５】
ヒーターとヘッドの電気抵抗率は少なくとも１０倍以上ヘッドの方が高い。本発明のボンディング用ヒーターユニットは、ヘッドとヒーターが一体的に接合されている。そのために、ヒーターに流れた電流の一部は、ヘッドにも影響を及ぼす。電流はヒーターに集中的に流れる方がよく、ヘッドには流れない方が好ましい。ヘッドに大きな電流が流れると被加熱圧着物が電気的に破壊されるなどの悪影響がある。そのために、本発明に示すように、ヒーターに集中的に電流を流すためには、少なくともヘッドの電気抵抗をヒーターの１０倍以上にする必要がある。そうすることで、電気抵抗率の低いヒーターに集中的に電流が流れ、ヘッドにはほとんど流れない。この電気抵抗率の差は、高ければ高い程よく、最低１０倍、望ましくは一万倍以上がよく、ヘッドは可能であれば絶縁体が好ましい。
【００１６】
請求項２に記載の本発明は、セラミックスの主成分がＳｉＣ、ＴｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４、ＡｌＮ、コーディライトの少なくとも１種からなる請求項１に記載のボンディング用ヒーターユニットである。
【００１７】
主成分を前記のいずれかとするセラミックスは、単体の熱膨張率が５．０×１０−６以下と、鉄系材料やステンレスと比較して低い。そのために、ボンディング中の温度の昇降によるヘッドの変形が少なく、位置精度の確保も可能である。又、これらのセラミックスは、添加物を加えることで比較的電気抵抗を変化させやすい性質に加えて、熱膨張率の変化が少ないという特徴がある。
【００１８】
請求項３に記載の本発明は、セラミックスの主成分がＳｉＣであり、ヘッドに用いられる添加物が、合計で１〜１０重量％のＡｌ２Ｏ３，Ｙ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｅｒ２Ｏ３の少なくとも１種以上であり、ヒーターに用いられる添加物が、合計で１〜１０重量％のホウ素、カーボン、Ｂ４Ｃ、ＴｉＢ２、ＴｉＮ、ＴｉＣ、ＺｒＮ、ＺｒＢ２、Ｂ４Ｃ、ＴａＣのいずれか１種以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のボンディング用ヒーターユニットである。
【００１９】
請求項２に記載の各種セラミックスのなかでも、ＳｉＣは特に添加物により電気抵抗率を変化させやすい。また、硬度や被加熱圧着物との濡れ性が悪いこともあり、ボンディングツールのヘッドとして特に優れている。
【００２０】
これらの諸特性を維持したままヘッドに用いるセラミックスとしては、ＳｉＣの主成分にＡｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｅｒ２Ｏ３のいずれか１種以上を１〜３５重量％添加したものが適している。これらの添加物は、焼結を助け緻密化を進める一方で、電気抵抗率を上げ、熱膨張を大きく変化させないという特徴がある。
【００２１】
添加物の総量が１％未満のＳｉＣは非常に焼結が困難であり、ヘッドにポアが残るために加熱圧着の品位が落ちる。ポアの解消のためにフェイスに例えばダイヤモンドのコーティングを施せば、製造費用が上がる。添加物の総量が逆に３５重量％を超えれば、熱膨張係数が大きく変化するために、ヒーターとの熱膨張係数差が広がり、高品位なボンディングができなくなる。
【００２２】
同様に、ヒーターにはＳｉＣを主成分としてホウ素、カーボン、Ｂ４Ｃ、ＴｉＢ２、ＴｉＮ、ＴｉＣ、ＺｒＮ、ＺｒＢ２、Ｂ４Ｃ、ＴａＣのいずれかを１〜３５重量％添加したセラミックスが特に有効である。ＳｉＣ単体の電気抵抗率は１０−１Ω・ｃｍ〜１Ω・ｃｍと比較的低いが、ＳｉＣ単体は非常に焼結および緻密かが難しい。そのために、構造材として製造する場合は、Ａｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＳｉＯ２などの焼結助剤を加えて焼結する。これらの助剤は絶縁体であり、ＳｉＣの結晶を取り囲むようにして粒界を生成するために、焼結体の電気抵抗は１０４Ω・ｃｍ〜１０９Ω・ｃｍと、著しく向上させる。
これに対し、本発明のヒーターにはホウ素、カーボン、Ｂ４Ｃ、ＴｉＢ２、ＴｉＮ、ＴｉＣ、ＺｒＮ、ＺｒＢ２、Ｂ４Ｃ、ＴａＣを添加している。これらの添加により電気抵抗率は前記Ａｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＳｉＯ２などの絶縁体の助剤を加えたものよりはるかに低くすることができ、また、添加による熱膨張係数の変化は極めて小さい。なお、カーボンについては、フェノールなどの有機物の形で添加する場合も含む。添加物の総量については、ヘッドと同様である。
【００２３】
請求項４に記載の本発明は、ヒーターと、ホルダーとが、主成分が同じで添加物の異なる２種類のセラミックからなることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のボンディング用ヒーターユニットである。
【００２４】
以下図１を用いて説明を行う。ボンディング用ヒーターユニットは、非加熱圧着部と接触するヘッドと、ユニットを支え装置に固定するホルダーの間にヒーターを持つ構造が一般的である。このホルダーはヒーターと接しており温度変化が激しいために、ステンレス系の材料が多く用いられている。ホルダーがステンレスはじめ熱膨張率の高い金属であれば、その熱膨張差から剥離や割れ、変形やユニットの歪みを生じ、また、ボンディングの位置精度が充分に得られない。そこで本請求項は、ホルダーの材質を、ヒーターと同じ主成分を持ち添加物の異なるセラミックとすることで前記問題を解決した。ヒーターに電流を集中させるためには、ホルダーの電気抵抗率は高い方がよい。また、熱膨張率についても、ヘッドと同様にヒーターと近似している必要がある。ホルダーのセラミックスはヘッドと同じでもよいし、電気抵抗と熱膨張の前記条件を満たしていれば主成分が同じで種類の異なる材質のセラミックスでも構わない。
【００２５】
請求項５に記載の本発明は、半導体基板製造装置、フラットパネルディスプレーの加熱圧着工程に使用する、請求項１から請求項４のいずれかに記載のボンディング用ヒーターユニットである。本発明のボンディング用ヒーターユニットは、加熱圧着装置であればさまざまな装置として使用できるが、特に有効なのは半導体製造装置およびフラットパネルディスプレー用である。これらの用途は、ボンディング装置のなかでも特に圧着不良が許されない上に位置精度が厳しく、なおもその要求は年々向上している。また、本発明のボンディングツールのフェイス面の均熱性及び面精度は充分に高く、これらの用途に最も適している。
【００２６】
請求項６に記載の本発明は、粉末状、プレス体、焼結体のいずれかの状態であるヘッドと、粉末状、プレス体、焼結体のいずれかの状態であるヒーターとを、ホットプレス、常圧焼結、加圧焼結、熱間静水圧プレスから選ばれるいずれかの加熱工程にて一体化する工程を有することを特徴とするボンディング用ヒーターユニットの製造方法である。
【００２７】
通常、ヘッドとヒーターを一体化するには、ネジ止めや挟み込み、テーパを利用した機械的な一体化方法が取られる。これらの方法では、両者の密着性が、例えば本発明によるような一体として焼結した場合と比較して著しく低い。そのために、両者の熱伝導は充分でなく、均熱性も確保できない。
【００２８】
これとは別に機械的でない手段、例えばロウ付けによって両者を一体化する方法もあるが、ロウの部分の熱膨張率がやはり違うために、部材に引っ張りや圧縮の力が加わり、変形が生じる。
【００２９】
これらの問題を解消するためには、本発明によるようにセラミックスに熱を加えた状態で一体化する方法が最も望ましい。本発明のヒーターとホルダー部の接合は粉末状、プレス体、焼結体を用いることができ、加熱方法も複数あり、さまざまな組み合わせが考えられるが、その中でも特に有効な組み合わせを以下に示す。
１．ヘッドとヒーターを別々にプレスおよび焼結を行った後に、両者を重ねて荷重をかけた状態で熱間静水圧加圧処理を行うことにより一体化する。
２．プレスおよび焼結を行ったヘッドの焼結体と、ヒーターのプレス体を重ね、一体的にホットプレスを行うことにより一体化する。
３．プレスおよび焼結を行ったヒーターの焼結体と、ヘッドのプレス体を重ね、一体的にホットプレスを行うことにより一体化する。
４．ヒーターのプレス体と、ヘッドのプレス体を重ね、一体的にホットプレスを行うことにより一体化する。
５．プレスおよび焼結を行ったヒーターと、同じくプレス及び焼結を行ったヘッドとを重ねた状態でホットプレスを行うことにより一体化する方法。
６．プレスおよび焼結を行ったヒーターと、同じくプレス及び焼結を行ったヘッドとを重ねた状態で荷重をかけ、熱処理を行う方法。
７．ヒーターのプレス体と、ヘッドのプレス体とを重ねた状態で冷間静水圧プレスを行い、その後に焼結を行う方法。
【００３０】
以上の処理について、雰囲気、圧力、温度はセラミックスの種類によって大きく異なるが、以下表１に示す範囲が適当である。
【００３１】
【表１】
【００３２】
以上に代表的な組み合わせを述べたが、本発明の製造方法はこれらにとどまるものではなく、ヒーターとヘッドが前記方法にて熱処理を加えることにより、部分的な片寄りがなく密に接合される方法であれば、その組み合わせは自由である。
【００３３】
また、以上はヒーターとヘッドについて主に述べたが、ホルダーを一体とする場合は、前記工程の接合と同様にホルダーの一体化を行うことにより可能である。
【発明の効果】
【００３４】
本発明は以下に示す効果の少なくとも一つを実現する。
１．発熱体をセラミックスとすることにより、ヘッドの均熱性が向上し、ヘッドの温度分布が均一になる。
２．ヘッドとヒーターの熱膨張係数が近似（＜０．３×１０−６／Ｋ以下）しており、熱膨張の小さいセラミックスからなるために、温度変化による装置の歪みが小さくでき、圧着不良が発生せずに、位置精度やフェイスの歪みを最小限にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
本発明のボンディングツール用ヒーターユニットは、以下の形態にて最良に得ることができる。
【００３６】
まず、ヒーターおよびヘッドの主成分であるセラミックスの粉末と、添加物の粉末を準備する。混合に使用するのはボールミル、アトライター、ライカイ機、各種ミキサー等公知の装置及び方法で行えばよい。これらを焼結後にムラができないよう、均一に分散するように混合する。篩い機やスプレードライヤーなどで造粒を行うことや、混合過程で成型用バインダーを添加することは、必要に応じて行えばよい。混合後の粉末粒径は均一で緻密に焼結できるのであれば特に問わないが、望ましくは平均粒径が０．５〜３μｍの範囲である。
【００３７】
粉体混合以後の工程は、前記の通り様々な方法から最適な方法を選択することができる。部材ごとのプレスや焼結条件は公知の方法と変わりないために、以下接合について説明する。
１．ヒーターとヘッドの両方がプレス体の状態で接合する方法
両者を予め金型プレスなどで成形を行い、成形体の接合したい面同士を合わせて固定し、ゴム型などの容器、袋中にて冷間静水圧プレスを行うことにより一体化できる。この際に、金型プレスなどを行う際は、後の冷間静水圧プレス圧力よりも低圧にてプレスする方法が有効である。圧力の範囲としては金型プレスなどは５〜１５ＭＰａ、冷間静水圧プレスは３０〜３００ＭＰａが適当な範囲である。
【００３８】
一体化した後に、脱脂及び焼結、熱間静水圧プレス処理、加工を行い、電極を付けることにより、ヒーターとヘッドが強固に接合した所望のヒーターユニットを得ることができる。
２．ヒーターとヘッドの一方が焼結体で、もう一方がプレス体または粉末の両者を接合する方法
一方が焼結体でもう一方がプレス体又は粉末の場合は、ホットプレス法にて両者を一体する。カーボンなどからなるモールド中に焼結体を固定し、その上下に接した箇所に粉末又はプレス体を充填する。その状態のままカーボンモールドで周囲を囲み、昇温と加熱を行う。ホットプレス後には、両者は強固に接合して一体となる。ホットプレス後に加工を行い、電極を付けることにより、ヒーターとヘッドが強固に接合した所望のヒーターユニットを得ることができる。
３．ヒーターとヘッドがいずれも焼結体であり、両者を接合する方法
焼結体同士を接触した状態で、両者を接合するには、最低でも温度を上げる必要がある。温度を上げた状態で両者に圧力を加えることにより接合できる。
【００３９】
具体的方法としては、両者を重ね合わせホットプレスを行う方法がある。この際の温度や圧力はセラミックスの種類により異なるが、焼結温度より５０〜３００℃程度低い温度がよい。圧力は５〜１００ＭＰａが適当である。
【００４０】
また、または重ね合わせた状態で、自重か荷重により圧力を加える方法がある。この処理は単に熱を加えてもよいし、熱間静水圧プレス処理と同時に行ってもよい。
【００４１】
以下実施例により、より詳細に本発明を説明する。
【実施例１】
【００４２】
ヘッド用の材料としてＳｉＣを主成分として９０重量％含み、添加物がＡｌ２Ｏ３を５重量％、Ｙ２Ｏ３３重量％、Ｅｒ２Ｏ３２重量％するセラミックスを、
ヒーター用の材料としてＳｉＣを主成分として９５重量％含み、添加物をＴｉＢ２を２重量％、ＴｉＮを３重量％としたセラミックスを選択し、選択した実施例を示す。
【００４３】
ヘッド用の部材の原料として、９０重量％のＳｉＣ、５重量％のＡｌ２Ｏ３、３重量％のＹ２Ｏ３、２重量％のＥｒ２Ｏ３の各粉末および成形バインダー及び混合溶媒として十分量のメタノールをボールミルに投入し、樹脂製のボールメディアを用いて３０時間混合を行った。
【００４４】
ヒーター用の部材の原料として、９５重量％のＳｉＣ、２重量％のＴｉＢ２、３重量％のＴｉＮおよび成形バインダー及び混合溶媒として十分量のメタノールをボールミルに投入し、樹脂製のボールメディアを用いて３０時間混合を行った。
【００４５】
それぞれの粉末は純度が９９．５％であり平均粒径１．５μｍであった。混合後のスラリーの平均粒径を測るとそれぞれ１．３μｍであった。これらのスラリーをスプレードライヤーで乾燥および造粒を行って、ヘッド用粉末とヒーター用粉末を得た。
【００４６】
これらの粉末をそれぞれ金型プレス機で１５０ＭＰａの圧力でプレス成形した。
【００４７】
プレス体を脱脂、焼結兼用炉に投入して、アルゴン雰囲気１ＭＰａ下で２０００℃の条件にて焼結を行った。
【００４８】
焼結体について熱膨張係数を調査したところ、ヘッド用のものは４．５×１０−６／Ｋであり、ヒーター用は４．６×１０−６／Ｋであった。
【００４９】
また、電気抵抗率について測定したところ、ヘッド用のものは１．０×１０７Ω・ｃｍ、ヒーター用のものは３．０Ω・ｃｍであった。
【００５０】
次に、得られたそれぞれ焼結体の接合したい部分を一つの面にて接触した状態で、上にカーボン製の錘をおいて荷重をかけ、１９００℃、２００ＭＰａにて熱間静水圧プレス処理を行った。処理後に両者は強固に一体化していた。
【００５１】
得られた一体化した焼結体に、研削加工を加えることにより、ボンディング用ヒーターユニットの形状とした。焼結体の一部をラップ加工して組織を観察したところ、ポアが少ない充分に緻密化した組織であった。
【００５２】
次に、加工後の焼結体のヒーター２箇所に通電用の電極を取り付け、ヘッドに熱電対を備え、ヒーターツールとした。
【００５３】
このヒーターツールの電極を通じて電流を流し、フェイスの温度を常温〜５５０℃へ上昇し常温へ戻すの１サイクルとし、これを１サイクルを５秒で繰り返し実施した。
【００５４】
フェイスの歪みをレーザー干渉計で測定したところ、温度の上昇加工による歪みは２μｍ未満と良好であった。
【００５５】
また、フェイスの温度測定をしたところ、フェイスの温度分布はフェイス面１０ｍｍ×３０ｍｍの面積に対して最大２℃であり、良好であった。
さらに、位置精度は従来のステンレスをはじめとする金属でそれぞれ製造したものと比較して、１／３〜１／５の範囲に抑えるすることができた。
【００５６】
以上に本発明の最も代表的な実施例を示したが、前記のように本発明の製造方法及びセラミックスの材質は本実施例に限るものではない。
【実施例２】
【００５７】
実施例１で製作したヒーターユニットを、ステンレス製のホルダー部にボルトでクランプけして半導体チップ実装装置に用いた。
【００５８】
その結果、フェイス面の温度分布及び温度による面の歪みは極めて小さく、半導体チップを良好に加熱圧着ボンディングを行うことができた。
【実施例３】
【００５９】
実施例２に記載のステンレス製のホルダーを、ヘッドと同じＳｉＣを主成分とするセラミックスにて製造し、実施例１に示すヘッドとヒーターの接合の際に同時に接合した。
【００６０】
その結果、フェイス面の温度による面の歪みはさらに小さくなり、さらに良好な半導体チップの加熱圧着ボンディングを行うことができた。
また、以上の実施例についてはホルダー、ヒーター、ヘッドの主成分がＳｉＣのセラミックスについて中心に述べたが、主成分がＴｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４、ＡｌＮ、コーディライトのセラミックスを用いても添加物を適当に替えることにより、同様の結果を得た。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、半導体基板製造装置やＦＰＤ（フラットパネルディスプレー）等の製造の加熱圧着工程に使用するボンディング用ヒーターユニットに使用できる。
【００６２】
また、同様の加熱圧着工程を有する部材には、いずれも応用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明のボンディングツール用ヒーターユニットの構造の一例を示す。
【図２】温度によるフェイス面の変形についての解説図
【図３】従来のヒーターユニットの構造の一例を示す
【符号の説明】
【００６４】
１ セラミックヒーター
２ ヘッド
３ フェイス（加熱圧着面）
４ ホルダー
５ 熱電対挿入穴
６ ヒーター導線
７ ヒートと導線の接合部
８ カートリッジ式ヒーター
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホルダーとヒーターとヘッドがこの順番に直列に、それぞれ接合された構造のボンディングヒーターユニットにおいて、
ヒーターとヘッドは主成分が同じで添加物が異なる２種のセラミックスからなり、
ヘッドの電気抵抗率はヒーターより少なくとも１０倍以上高く、
ヒーターとヘッドの熱膨張率の差は０．３×１０−６／Ｋ以下であることを特徴とするボンディング用ヒーターユニット。
【請求項２】
セラミックスの主成分がＳｉＣ、ＴｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４、ＡｌＮ、コーディライトの少なくとも１種からなる請求項１に記載のボンディング用ヒーターユニット。
【請求項３】
セラミックスの主成分がＳｉＣであり、
ヘッドに用いられる添加物が、合計で１〜１０重量％のＡｌ２Ｏ３，Ｙ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｅｒ２Ｏ３の少なくとも１種以上であり、
ヒーターに用いられる添加物が、合計で１〜１０重量％のホウ素、カーボン、Ｂ４Ｃ、ＴｉＢ２、ＴｉＮ、ＴｉＣ、ＺｒＮ、ＺｒＢ２、Ｂ４Ｃ、ＴａＣのいずれか１種以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のボンディング用ヒーターユニット。
【請求項４】
ヒーターと、ホルダーとが、主成分が同じで添加物の異なる２種類のセラミックからなることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のボンディング用ヒーターユニット。
【請求項５】
半導体基板製造装置、フラットパネルディスプレーの加熱圧着工程に使用する、請求項１から請求項４のいずれかに記載のボンディング用ヒーターユニット。
【請求項６】
粉末状、プレス体、焼結体のいずれかの状態であるヘッドと、粉末状、プレス体、焼結体のいずれかの状態であるヒーターとを、
ホットプレス、常圧焼結、加圧焼結、熱間静水圧プレスから選ばれるいずれかの加熱工程にて一体化する工程を有することを特徴とするボンディング用ヒーターユニットの製造方法。
【請求項１】
ホルダーとヒーターとヘッドがこの順番に直列に、それぞれ接合された構造のボンディングヒーターユニットにおいて、
ヒーターとヘッドは主成分が同じで添加物が異なる２種のセラミックスからなり、
ヘッドの電気抵抗率はヒーターより少なくとも１０倍以上高く、
ヒーターとヘッドの熱膨張率の差は０．３×１０−６／Ｋ以下であることを特徴とするボンディング用ヒーターユニット。
【請求項２】
セラミックスの主成分がＳｉＣ、ＴｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４、ＡｌＮ、コーディライトの少なくとも１種からなる請求項１に記載のボンディング用ヒーターユニット。
【請求項３】
セラミックスの主成分がＳｉＣであり、
ヘッドに用いられる添加物が、合計で１〜１０重量％のＡｌ２Ｏ３，Ｙ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｅｒ２Ｏ３の少なくとも１種以上であり、
ヒーターに用いられる添加物が、合計で１〜１０重量％のホウ素、カーボン、Ｂ４Ｃ、ＴｉＢ２、ＴｉＮ、ＴｉＣ、ＺｒＮ、ＺｒＢ２、Ｂ４Ｃ、ＴａＣのいずれか１種以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のボンディング用ヒーターユニット。
【請求項４】
ヒーターと、ホルダーとが、主成分が同じで添加物の異なる２種類のセラミックからなることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のボンディング用ヒーターユニット。
【請求項５】
半導体基板製造装置、フラットパネルディスプレーの加熱圧着工程に使用する、請求項１から請求項４のいずれかに記載のボンディング用ヒーターユニット。
【請求項６】
粉末状、プレス体、焼結体のいずれかの状態であるヘッドと、粉末状、プレス体、焼結体のいずれかの状態であるヒーターとを、
ホットプレス、常圧焼結、加圧焼結、熱間静水圧プレスから選ばれるいずれかの加熱工程にて一体化する工程を有することを特徴とするボンディング用ヒーターユニットの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００６−８６１４７（Ｐ２００６−８６１４７Ａ）
【公開日】平成１８年３月３０日（２００６．３．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２６６２３８（Ｐ２００４−２６６２３８）
【出願日】平成１６年９月１４日（２００４．９．１４）
【出願人】（０００２２９１７３）日本タングステン株式会社 (80)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月３０日（２００６．３．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年９月１４日（２００４．９．１４）
【出願人】（０００２２９１７３）日本タングステン株式会社 (80)
【Ｆターム（参考）】
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