超音波ヘッド
【課題】 超音波振動を規制することなく、熱効率を向上させた超音波ヘッドを提供する。
【解決手段】 超音波ヘッド１０ａは、超音波振動によりＬＳＩチップと基板とを接合させる超音波接合装置に用いられるものであって、ＬＳＩチップに当接して超音波振動を行う共振器１５を構成する突出部１３ａと、共振器１５を構成する主軸部１２の表面に配置される熱伝導性弾性体１７ａと、熱伝導性弾性体１７ａの表面に配置され、発熱して熱伝導性弾性体１７ａ、共振器１５を構成する主軸部１２及び突出部１３ａを介してＬＳＩチップと基板の接合部分の近傍に熱を与えるヒータ１６ａとを有する。
【解決手段】 超音波ヘッド１０ａは、超音波振動によりＬＳＩチップと基板とを接合させる超音波接合装置に用いられるものであって、ＬＳＩチップに当接して超音波振動を行う共振器１５を構成する突出部１３ａと、共振器１５を構成する主軸部１２の表面に配置される熱伝導性弾性体１７ａと、熱伝導性弾性体１７ａの表面に配置され、発熱して熱伝導性弾性体１７ａ、共振器１５を構成する主軸部１２及び突出部１３ａを介してＬＳＩチップと基板の接合部分の近傍に熱を与えるヒータ１６ａとを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波振動により第１の対象物と第２の対象物とを接合させる超音波接合装置における超音波ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＬＳＩチップに超音波振動を与えることによって基板に接合させる超音波接合装置が用いられている。このような超音波接合装置は、ＬＳＩチップの下面に配置されるバンプと、基板の上面に配置されるパッドとを接触させた上で、超音波ヘッドによってＬＳＩチップに超音波振動を与える。これにより、バンプとパッドとが擦れ合い、これらの接合面が固相結合する。
【０００３】
ところで、ＬＳＩチップと基板との接合部分近傍には、一般に樹脂等のアンダーフィルが形成される。このアンダーフィルとして熱硬化性のものを使用する場合には、当該アンダーフィルの形成においてＬＳＩチップと基板との接合部分近傍が加熱される。このため、当該加熱の際に、アンダーフィルとＬＳＩチップ及び基板との熱膨張率の違いによってＬＳＩチップと基板との接合破断が生じることを防止すべく、ＬＳＩチップと基板との接合時において、アンダーフィルの硬化時における加熱温度と同等の温度で接合部分を加熱させる必要がある。
【０００４】
このように、ＬＳＩチップと基板との接合において、その接合部分を加熱する従来の技術としては、例えば特許文献１に記載されるものがある。この特許文献１に記載された技術では、図７に示すように、作用面４１０を有する共振器４０７が支持部４０８に支持されている。支持部４０８内には、ヒータ４１６が設けられ、対向板部４１５を加熱し、その輻射熱によって共振器４０７の作用面４１０を加熱するように構成されている。これにより、接合対象である、例えば、ＬＳＩチップと基板との接合部分が加熱される。
この技術では、輻射熱で共振器４０７および作用面４１０を加熱するため、ヒータ４１６の設置箇所に制限がないという利点を有するものの、輻射熱による熱の伝達効率はよくない。
一方、他の先行技術の例としては、図８（ａ）の上面図及び図８（ｂ）のＸ−Ｘ線断面図に示すように、超音波ヘッド３００がある。この先行技術では、超音波振動子３１１に接合されて超音波振動を行う主軸部３０２において、当該主軸部３０２に取り付けられた突出部３０３ａ及び３０３ｂの近傍に形成された穴３１０に、棒状のヒータ３０４が挿入される。
ヒータ３０４は、本来、主軸部３０２に接触することで熱を伝達するように構成されている。しかし、従来の技術では、熱応力の発生を低減するために、ヒータ３０４の外径が穴３１０の内周径よりも小さく構成される必要ある。このため、ヒータ３０４と主軸部３０２との間には隙間が生じており、熱効率が低下する。
さらに、このように主軸部３０２に接触する構成のヒータ３０４は、超音波ヘッド３００の主軸部３０２上で定在波の節が構成される箇所にしか設置できない。ヒータ３０４が超音波振動を規制するからである。このため、必ずしも十分な熱効率で突出部３０３ａ及び３０３ｂ、ひいては、接合対象の接合箇所を加熱することができなかった。
【特許文献１】特開２００３−２８２６４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、上述した従来の技術では、輻射熱による場合には、超音波振動がヒータによって規制されることがないという利点を有してはいるものの、輻射熱を利用してＬＳＩ
チップと基板との接合部分を加熱するものであるため、熱効率が悪いという問題があった。
また、共振体にヒータを接触させる構成では、ヒータの設置個所が定在波の節に相当する箇所に限定される上に、熱応力の発生を低減するために隙間が生じ、熱効率を低下させてしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は従来の問題を解決するためになされたもので、超音波振動を規制することなく、熱効率を向上させた超音波接合技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の共振器は、超音波振動により第１の対象物と第２の対象物とを接合させる超音波接合装置に用いられるものであって、少なくとも前記第１の対象物に当接して超音波振動を行う共振部と、前記共振部の表面に配置される熱伝導性弾性体と、前記熱伝導性弾性体の表面に配置され、発熱して前記熱伝導性弾性体及び前記共振部を介して前記第１の対象物と前記第２の対象物との接合部分の近傍に熱を与えるヒータ体とを有する。
【０００８】
この構成により、共振部とヒータ体との間に熱伝導性弾性体が介在するため、ヒータ体によって共振部の超音波振動が規制されることなく、熱効率の低下を防止することができる。
【０００９】
また、本発明の共振器は、前記熱伝導性弾性体が、前記共振部の所定の面上に充填されて板状体を構成し、前記ヒータ体が、板状であって前記熱伝導性弾性体における前記共振部との接触面の反対側の面上に配置される。
【００１０】
また、本発明の共振器は、前記熱伝導性弾性体が、前記共振部に形成される穴の内周面上に充填されて筒体を形成し、前記ヒータ体が、棒状であって前記熱伝導性弾性体の筒体内に配置される。
【００１１】
また、本発明の共振器は、前記ヒータ体又は前記ヒータ体を組み込んだ放熱部材が、前記共振部を覆う形状である。
【００１２】
また、本発明の共振器は、超音波振動により第１の対象物と第２の対象物とを接合させる超音波接合装置に用いられるものであって、少なくとも前記第１の対象物に接触して振動する共振部と、前記共振部の表面に前記共振部と一体成形され、発熱して前記熱伝導性弾性体及び前記共振部を介して前記第１の対象物と前記第２の対象物との接合部分の近傍に熱を与えるヒータ体とを有する。
【００１３】
この構成により、共振部とヒータ体とが一体成形されるため、ヒータ体によって共振部の超音波振動が規制されることなく、熱効率の低下を防止することができる。
また、本発明に係る超音波ヘッドは、前述したいずれかの共振器に超音波振動子を結合した構成となる。さらに、本発明に係る超音波接合装置は、前述した超音波ヘッドを有し、前記共振部が前記第１および第２の対象物の少なくとも一方に対向する面の突出部を前記第１および第２の対象物の少なくとも一方に押圧する押圧機構を備え、前記対象物に超音波振動を与えるようにした構成となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、第１の対象物の第２の対象物の接合部分の近傍に熱を与えるヒータ体を有するが、このヒータ体によって共振部の超音波振動が規制されることなく、かつ、ヒータ体が共振部に熱を伝達する際の熱効率の低下を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態の超音波ヘッドを用いた超音波接合装置について、図面を用いて説明する。超音波接合装置の構成を図１に示す。
【００１６】
図１において超音波接合装置は、加圧機構１１０、アライメント機構１２０、ステージ１２１、撮影ユニット移動機構１３０及び撮像ユニット１３１を有している。加圧機構１１０の先端部には超音波ヘッド１０が装着され、加圧機構１１０（本発明の押圧機構に相当）は、超音波ヘッド１０を垂直方向（Ｚ軸方向）に昇降させる。超音波ヘッド１０には、不図示の吸着機構が設けられており、第１の対象物としてのＬＳＩチップを吸着する。加圧機構１１０は、超音波ヘッド１０に吸着されたＬＳＩチップをステージ１２１上に保持された第２の対象物である基板に押圧する。
アライメント機構１２０の上端部にはステージ１２１が固定されており、アライメント機構１２０は、ステージ１２１を水平面（Ｘ−Ｙ平面）内で移動させる。これにより、ステージ１２１は、Ｚ軸に対して傾きを変動することなく移動される。撮像ユニット１３１は、ステージ１２１の上方所定領域を撮像範囲とするように撮影ユニット移動機構１３０に固定される。撮像ユニット移動機構１３０は、撮像ユニット１３１を水平面（Ｘ−Ｙ平面）内で移動させる。
【００１７】
超音波接合装置は、更に加圧制御部２１０、超音波発振器２２０、撮像ユニット移動機構制御部２４０及び画像処理部２５０と、これらを制御するメインコントローラ２００とを有している。メインコントローラ２００の制御のもと、超音波発振器２２０は、所定周波数の超音波駆動信号を超音波ヘッド１０に対して出力する。
ステージ１２１上にはチップを接合される基板がセットされる。撮像ユニット移動機構制御部２３０は、超音波ヘッド１０とステージ１２１とが離間した状態で、撮像ユニット１３１を超音波ヘッド１０とステージ１２１との間に進入させる。そして、撮像ユニット１３１は、超音波ヘッド１０に吸着されたＬＳＩチップとステージ１２１上にセットされた基板とを撮影し、対応する画像信号を出力する。画像処理部２５０は、撮像ユニット１３１からの画像信号に対して所定の画像処理を施し、前記接合されるべきＬＳＩチップと基板とのＺ軸方向の重ね合わせ状態を表す状態信号を生成する。
【００１８】
アライメント機構制御部２３０は、メインコントローラ２００の制御のもと、上記重ね合わせ状態を表す状態信号にしたがい、超音波ヘッド１０に吸着されたＬＳＩチップとステージ１２１上にセットされた基板とが所定の位置関係となるようにアライメント機構１２０の駆動制御（位置合わせ）を行う。位置合わせが完了すると、撮像ユニット移動機構制御部２３０は、撮像ユニット１３１を超音波ヘッド１０とステージ１２１との間から所定の待機位置へ後退させる。このような位置合わせの後、加圧制御部２１０は、メインコントローラ２００の制御のもと、超音波ヘッド１０に吸着されたＬＳＩチップを接合対象となる基板に当接させ、さらに所定の圧力にてＬＳＩチップを基板に押圧するように加圧機構１１０の駆動制御を行う。
【００１９】
以下、超音波ヘッド１０の詳細な構成について説明する。まず、超音波ヘッド１０の第１の構成について説明する。図２は、超音波ヘッド１０の第１の構成を示す図であり、図２（ａ）は斜視図、図２（ｂ）は側面図、図２（ｃ）は図２（ｂ）のＸ−Ｘ線断面図である。
【００２０】
図２に示す超音波ヘッド１０ａにおいて、超音波振動子１１は、超音波振動を発生する。さらに、主軸部１２と、突出部１３ａ及び１３ｂとは、この超音波振動の共振器１５（本発明の共振部に相当）を構成する。主軸部１２は、超音波振動子１１に結合されて当該超音波振動子１１から発生する超音波振動の進行方向に延在する。突出部１３ａ及び１３ｂは、主軸部１２の長手方向の中央部からその長手方向と垂直な方向に突出する。このう
ち、突出部１３ａには、ＬＳＩチップを吸着保持する吸着機構（例えば、空気を吸引して負圧を発生する開口部）が設けられている。超音波ヘッド１０ａは突出部１３ａにＬＳＩチップを吸着保持した状態で基板に押圧する。そして、超音波振動子１１から発生する超音波振動（縦波）が共振器１５において共振し、共振状態にある主軸部１２の超音波振動が突出部１３ａから接合対象となるＬＳＩチップに与えられる。
【００２１】
図３は、ＬＳＩチップと基板の接合部分を示す図である。同図において、ＬＳＩチップ２０の下面には、複数の電極端子２１が配置されており、更に、これら電極端子２１のそれぞれには、バンプ２２が形成されている。一方、基板３０の上面には、バンプ２２と対向するように複数のパッド３１が配置されている。超音波接合装置では、ＬＳＩチップ２０の各電極端子２１が形成された面と逆側の面に超音波ヘッド１０ａが押圧されるように上記画像処理部２５０およびアライメント機構制御部２３０による位置合わせがなされる。この状態で、超音波ヘッド１０ａがＬＳＩチップ２０との接合面に平行な方向（図１に示す矢印参照）に超音波周波数（例えば、４０ｋＨｚ）にて振動すると、その超音波振動により、バンプ２２とパッド３１とが擦れ合い、それらの接触面が平滑化されて一体化（固相結合）する。これにより、ＬＳＩチップ２０の各バンプ２２が基板３０上のパッド３１に接合し、ＬＳＩチップ２０と基板３０との電気的接続が確実になされる。そして、バンプ２２がパッド３１に接合した状態で、ＬＳＩチップ２０と基板３０との間にアンダーフィル３５が満たされる。
【００２２】
再び、図２に戻って説明する。熱伝導性弾性体１７ａは、板状の形状を有し、主軸部１２の２つの側面のそれぞれにおける突出部１３ａ及び１３ｂの近傍に配置される。これら熱伝導性弾性体１７ａは、熱伝導性の高い、例えば、シート状、ペースト状等のシリコンゲルや、シート状、ペースト状、接着剤、ポッティング剤、シール剤等のシリコンゴムによって構成される。
【００２３】
２つのヒータ１６ａは、板状であり、アンダーフィル３５を硬化させる際の加熱時において、当該アンダーフィル３５とＬＳＩチップ２０及び基板３０との熱膨張率の違いによってＬＳＩチップ２０と基板３０との接合破断が生じることを防止するために、ＬＳＩチップ２０と基板３０との接合前に予めアンダーフィル３５の硬化時における加熱温度と同等の温度で接合部分を加熱させるものである。これら２つのヒータ１６ａは、熱伝導性弾性体１７ａにおける主軸部１２との接触面の反対側の面上に配置される。
【００２４】
すなわち、主軸部１２とヒータ１６ａとの間には、熱伝導性弾性体１７ａが介在する構成となっている。従って、ヒータ１６ａが他の部材等によって固定され、動くことができないものであっても、熱伝導性弾性体１７ａの弾性力によって主軸部１２及び突出部１３ａの超音波振動が規制されることがない。更には、熱伝導性弾性体１７ａの熱伝導性により、ヒータ１６ａからの熱を当該熱伝導性弾性体１７ａ、主軸部１２及び突出部１３ａを介して、ＬＳＩチップ２０と基板３０との接合部分に効率よく伝達させることができる。
【００２５】
次に、超音波ヘッド１０の第２の構成について説明する。図４は、超音波ヘッド１０の第２の構成を示す図であり、図４（ａ）は側面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＸ−Ｘ線断面図である。
【００２６】
図４に示す超音波ヘッド１０ｂにおいて、超音波振動子１１、主軸部１２、突出部１３ａ及び１３ｂは、図２に示す超音波ヘッド１０ａにおける超音波振動子１１、主軸部１２、突出部１３ａ及び１３ｂと同様であるので、その説明は省略する。
【００２７】
但し、主軸部１２には、２つの穴１４が形成されている。これら穴１４のそれぞれの内周面には、筒状の熱伝導性弾性体１７ｂが充填され、筒状に配置される（本発明の筒体に
相当）。これら筒状の熱伝導性弾性体１７ｂは、例えば、シリコンゲルやシリコンゴムによって構成される。ヒータ１６ｂは、図２に示す超音波ヘッド１０ａにおけるヒータ１６ａと同様、ＬＳＩチップ２０と基板３０との接合前に予め、アンダーフィル３５の硬化時における加熱温度と同等の温度で接合部分を加熱させるものであり、円柱状の形状を有し、熱伝導性弾性体１７ａの筒内のそれぞれに配置される。
【００２８】
すなわち、主軸部１２とヒータ１６ｂとの間には、熱伝導性弾性体１７ａが介在する構成となっている。従って、ヒータ１６ｂが固定されていても、主軸部１２及び突出部１３ａの超音波振動が規制されることがなく、更には、ヒータ１６ｂからの熱を、熱伝導性弾性体１７ｂ、主軸部１２及び突出部１３ａを介して、ＬＳＩチップ２０と基板３０との接合部分に効率よく伝達させることができる。
【００２９】
次に、超音波ヘッド１０の第３の構成について説明する。図５は、超音波ヘッド１０の第３の構成を示す図であり、図５（ａ）は側面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＸ−Ｘ線断面図である。
【００３０】
図５に示す超音波ヘッド１０ｃにおいて、超音波振動子１１、主軸部１２、突出部１３ａ及び１３ｂは、図２に示す超音波ヘッド１０ａにおける超音波振動子１１、主軸部１２、突出部１３ａ及び１３ｂと同様であるので、その説明は省略する。
【００３１】
主軸部１２の２つの側面のそれぞれには、熱伝導性弾性体１７ｃが充填される。これら熱伝導性弾性体１７ｃは、シリコンゲルやシリコンゴムによって構成される。放熱部材１８は、コ字状の形状を有し、ヒータ（図示せず）を組み込んでいる。この放熱部材１８は、主軸部１２を覆うように配置され、内壁面が熱伝導性弾性体１７ｃにおける主軸部１２との接触面の反対側の面と接触する。
【００３２】
すなわち、主軸部１２とヒータを組み込んだ放熱部材１８との間には、熱伝導性弾性体１７ｃが介在する構成となっている。従って、放熱部材１８が固定されていても、主軸部１２及び突出部１３ａの超音波振動が規制されることがなく、更には、放熱部材１８内のヒータからの熱を、熱伝導性弾性体１７ｃ、主軸部１２及び突出部１３ａを介して、ＬＳＩチップ２０と基板３０との接合部分に効率よく伝達させることができる。なお、放熱部材１８の代わりに、当該放熱部材１８と同様の形状を有し、同様に配置されるヒータを用いても良い。
【００３３】
次に、超音波ヘッド１０の第４の構成について説明する。図６は、超音波ヘッド１０の第４の構成を示す図であり、図６（ａ）は側面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＸ−Ｘ線断面図である。
【００３４】
図６に示す超音波ヘッド１０ｄにおいて、超音波振動子１１、主軸部１２、突出部１３ａ及び１３ｂは、図２に示す超音波ヘッド１０ａにおける超音波振動子１１、主軸部１２、突出部１３ａ及び１３ｂと同様であるので、その説明は省略する。
主軸部１２の２つの側面のそれぞれには、ヒータパターン１６ｄが形成されたヒータ１９が配置される。これらヒータ１９は、主軸部１２と一体成形されており、当該主軸部１２とともに超音波振動を行う共振器を構成する。
【００３５】
従って、ヒータ１９によって主軸部１２及び突出部１３ａの超音波振動が規制されることがなく、更には、ヒータ１９におけるヒータパターン１６ｄからの熱を、主軸部１２及び突出部１３ａを介して、ＬＳＩチップ２０と基板３０との接合部分に効率よく伝達させることができる。
【００３６】
なお、上述した実施形態では、超音波接合装置が半導体チップと基板とを接合する場合について説明したが、他の２つの対象物を接合する場合においても、本発明を適用することができる。
【００３７】
《その他》
更に、本発明の実施の形態は以下の発明を開示する。また、以下の各発明（以下、付記と称する）のいずれかに含まれる構成要素を他の付記の構成要素と組み合わせても良い。（付記１）超音波振動により第１の対象物と第２の対象物とを接合させる超音波接合装置における共振器であって、
少なくとも前記第１の対象物に当接して超音波振動を行う共振部と、
前記共振部の表面に配置される熱伝導性弾性体と、
前記熱伝導性弾性体の表面に配置され、発熱して前記熱伝導性弾性体及び前記共振部を介して前記第１の対象物と前記第２の対象物との接合部分の近傍に熱を与えるヒータ体とを有する共振器。（１）
（付記２）前記熱伝導性弾性体は、前記共振部の所定の面上に充填されて板状体を構成し、
前記ヒータ体は、板状であって前記熱伝導性弾性体における前記共振部との接触面の反対側の面上に配置される付記１に記載の共振器。（２）
（付記３）前記熱伝導性弾性体は、前記共振部に形成される穴の内周面上に充填されて筒体を形成し、
前記ヒータ体は、棒状であって前記熱伝導性弾性体の筒体内に配置される付記１に記載の共振器。
（付記４）前記ヒータ体又は前記ヒータ体を組み込んだ放熱部材は、前記共振部を覆う形状である付記１に記載の共振器。
（付記５）超音波振動により第１の対象物と第２の対象物とを接合させる超音波接合装置における共振器であって、
少なくとも前記第１の対象物に接触して振動する共振部と、
前記共振部の表面に前記共振部と一体成形され、発熱して前記熱伝導性弾性体及び前記共振部を介して前記第１の対象物と前記第２の対象物との接合部分の近傍に熱を与えるヒータ体とを有する共振器。（３）
（付記６） 前記熱伝導性弾性体は、シリコンゲル又はシリコンゴムであることを特徴とする付記１乃至４のいずれかに記載の共振器。
（付記７）超音波振動により第１の対象物と第２の対象物とを接合させる超音波接合装置における超音波ヘッドであって、
超音波振動子と、
前記超音波振動子に接続され、前記第１の対象物に当接して超音波振動を行う共振部と、
前記共振部の表面に配置される熱伝導性弾性体と、
前記熱伝導性弾性体の表面に配置され、発熱して前記熱伝導性弾性体及び前記共振部を介して前記第１の対象物と前記第２の対象物の接合部分の近傍に熱を与えるヒータ体とを有する超音波ヘッド。（４）
（付記８）前記熱伝導性弾性体は、板状であって前記共振部の所定の面上に配置され、
前記ヒータ体は、板状であって前記熱伝導性弾性体における前記共振部との接触面の反対側の面上に配置される付記７に記載の超音波ヘッド。
（付記９）前記熱伝導性弾性体は、筒状であって前記共振部に形成される穴の内周面上に配置され、
前記ヒータ体は、棒状であって前記熱伝導性弾性体の筒内に配置される付記７に記載の超音波ヘッド。
（付記１０）前記ヒータ体又は前記ヒータ体を組み込んだ放熱部材は、前記共振部を覆う形状である付記７に記載の超音波ヘッド。
（付記１１）超音波振動により第１の対象物と第２の対象物とを接合させる超音波接合装置における超音波ヘッドであって、
超音波振動子と、
前記超音波振動子に接続され、前記第１の対象物に接触して振動する共振部と、
前記共振部の表面に前記共振部と一体成形され、発熱して前記熱伝導性弾性体及び前記共振部を介して前記第１の対象物と前記第２の対象物の接合部分の近傍に熱を与えるヒータ体とを有する超音波ヘッド。
（付記１２） 前記熱伝導性弾性体は、シリコンゲル又はシリコンゴムであることを特徴とする付記７乃至１１のいずれかに記載の超音波ヘッド。
（付記１３）超音波振動により第１の対象物と第２の対象物とを接合させる超音波接合装置であって、
超音波振動子と、
前記超音波振動子に接続され、前記第１の対象物及び第２の対象物の少なくとも一方に当接して超音波振動を行う共振部と、
前記共振部の表面に配置される熱伝導性弾性体と、
前記熱伝導性弾性体の表面に配置され、発熱して前記熱伝導性弾性体及び前記共振部を介して前記第１の対象物と前記第２の対象物の接合部分の近傍に熱を与えるヒータ体と、
前記共振部が前記第１および第２の対象物の少なくとも一方に対向する面の突出部を前記第１および第２の対象物の少なくとも一方に押圧する押圧機構と、を備える超音波接合装置。
（付記１４）前記熱伝導性弾性体は、板状であって前記共振部の所定の面上に配置され、
前記ヒータ体は、板状であって前記熱伝導性弾性体における前記共振部との接触面の反対側の面上に配置される付記１３に記載の超音波接合装置。
（付記１５）前記熱伝導性弾性体は、筒状であって前記共振部に形成される穴の内周面上に配置され、
前記ヒータ体は、棒状であって前記熱伝導性弾性体の筒内に配置される付記１３に記載の超音波接合装置。
（付記１６）前記ヒータ体又は前記ヒータ体を組み込んだ放熱部材は、前記共振部を覆う形状である付記１３に記載の超音波接合装置。
（付記１７）超音波振動により第１の対象物と第２の対象物とを接合させる超音波接合装置であって、
超音波振動子と、
前記超音波振動子に接続され、前記第１の対象物に接触して振動する共振部と、
前記共振部の表面に前記共振部と一体成形され、発熱して前記熱伝導性弾性体及び前記共振部を介して前記第１の対象物と前記第２の対象物の接合部分の近傍に熱を与えるヒータ体と、
前記共振部が前記第１および第２の対象物の少なくとも一方に対向する面の突出部を前記第１および第２の対象物の少なくとも一方に押圧する押圧機構と、を備える超音波接合装置。
（付記１８） 前記熱伝導性弾性体は、シリコンゲル又はシリコンゴムであることを特徴とする付記１３乃至１７のいずれかに記載の超音波接合装置。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
以上のように、本発明にかかる超音波ヘッドは、超音波振動を規制することなく、熱効率を向上させることが可能となるという効果を有し、超音波ヘッドとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】超音波接合装置の構成を示す図
【図２】超音波ヘッドの第１の構成を示す図
【図３】半導体チップと基板の接合部分を示す図
【図４】超音波ヘッドの第２の構成を示す図
【図５】超音波ヘッドの第３の構成を示す図
【図６】超音波ヘッドの第４の構成を示す図
【図７】従来の輻射熱による加熱機構を有する超音波ヘッドの構成を示す図
【図８】従来のヒータの接触による加熱機構を有する超音波ヘッドの構成を示す図
【符号の説明】
【００４０】
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ 超音波ヘッド
１１ 超音波振動子
１２ 主軸部
１３ａ、１３ｂ 突出部
１４ 穴
１５ 共振器
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ ヒータ
１６ｄ ヒータパターン
１７ａ、１７ｂ、１７ｃ 熱伝導弾性体
１８ 放熱部材
１９ ヒータ
２０ ＬＳＩチップ
２１ 電極端子
２２ バンプ
３０ 基板
３１ パッド
３５ アンダーフィル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波振動により第１の対象物と第２の対象物とを接合させる超音波接合装置における超音波ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＬＳＩチップに超音波振動を与えることによって基板に接合させる超音波接合装置が用いられている。このような超音波接合装置は、ＬＳＩチップの下面に配置されるバンプと、基板の上面に配置されるパッドとを接触させた上で、超音波ヘッドによってＬＳＩチップに超音波振動を与える。これにより、バンプとパッドとが擦れ合い、これらの接合面が固相結合する。
【０００３】
ところで、ＬＳＩチップと基板との接合部分近傍には、一般に樹脂等のアンダーフィルが形成される。このアンダーフィルとして熱硬化性のものを使用する場合には、当該アンダーフィルの形成においてＬＳＩチップと基板との接合部分近傍が加熱される。このため、当該加熱の際に、アンダーフィルとＬＳＩチップ及び基板との熱膨張率の違いによってＬＳＩチップと基板との接合破断が生じることを防止すべく、ＬＳＩチップと基板との接合時において、アンダーフィルの硬化時における加熱温度と同等の温度で接合部分を加熱させる必要がある。
【０００４】
このように、ＬＳＩチップと基板との接合において、その接合部分を加熱する従来の技術としては、例えば特許文献１に記載されるものがある。この特許文献１に記載された技術では、図７に示すように、作用面４１０を有する共振器４０７が支持部４０８に支持されている。支持部４０８内には、ヒータ４１６が設けられ、対向板部４１５を加熱し、その輻射熱によって共振器４０７の作用面４１０を加熱するように構成されている。これにより、接合対象である、例えば、ＬＳＩチップと基板との接合部分が加熱される。
この技術では、輻射熱で共振器４０７および作用面４１０を加熱するため、ヒータ４１６の設置箇所に制限がないという利点を有するものの、輻射熱による熱の伝達効率はよくない。
一方、他の先行技術の例としては、図８（ａ）の上面図及び図８（ｂ）のＸ−Ｘ線断面図に示すように、超音波ヘッド３００がある。この先行技術では、超音波振動子３１１に接合されて超音波振動を行う主軸部３０２において、当該主軸部３０２に取り付けられた突出部３０３ａ及び３０３ｂの近傍に形成された穴３１０に、棒状のヒータ３０４が挿入される。
ヒータ３０４は、本来、主軸部３０２に接触することで熱を伝達するように構成されている。しかし、従来の技術では、熱応力の発生を低減するために、ヒータ３０４の外径が穴３１０の内周径よりも小さく構成される必要ある。このため、ヒータ３０４と主軸部３０２との間には隙間が生じており、熱効率が低下する。
さらに、このように主軸部３０２に接触する構成のヒータ３０４は、超音波ヘッド３００の主軸部３０２上で定在波の節が構成される箇所にしか設置できない。ヒータ３０４が超音波振動を規制するからである。このため、必ずしも十分な熱効率で突出部３０３ａ及び３０３ｂ、ひいては、接合対象の接合箇所を加熱することができなかった。
【特許文献１】特開２００３−２８２６４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、上述した従来の技術では、輻射熱による場合には、超音波振動がヒータによって規制されることがないという利点を有してはいるものの、輻射熱を利用してＬＳＩ
チップと基板との接合部分を加熱するものであるため、熱効率が悪いという問題があった。
また、共振体にヒータを接触させる構成では、ヒータの設置個所が定在波の節に相当する箇所に限定される上に、熱応力の発生を低減するために隙間が生じ、熱効率を低下させてしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は従来の問題を解決するためになされたもので、超音波振動を規制することなく、熱効率を向上させた超音波接合技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の共振器は、超音波振動により第１の対象物と第２の対象物とを接合させる超音波接合装置に用いられるものであって、少なくとも前記第１の対象物に当接して超音波振動を行う共振部と、前記共振部の表面に配置される熱伝導性弾性体と、前記熱伝導性弾性体の表面に配置され、発熱して前記熱伝導性弾性体及び前記共振部を介して前記第１の対象物と前記第２の対象物との接合部分の近傍に熱を与えるヒータ体とを有する。
【０００８】
この構成により、共振部とヒータ体との間に熱伝導性弾性体が介在するため、ヒータ体によって共振部の超音波振動が規制されることなく、熱効率の低下を防止することができる。
【０００９】
また、本発明の共振器は、前記熱伝導性弾性体が、前記共振部の所定の面上に充填されて板状体を構成し、前記ヒータ体が、板状であって前記熱伝導性弾性体における前記共振部との接触面の反対側の面上に配置される。
【００１０】
また、本発明の共振器は、前記熱伝導性弾性体が、前記共振部に形成される穴の内周面上に充填されて筒体を形成し、前記ヒータ体が、棒状であって前記熱伝導性弾性体の筒体内に配置される。
【００１１】
また、本発明の共振器は、前記ヒータ体又は前記ヒータ体を組み込んだ放熱部材が、前記共振部を覆う形状である。
【００１２】
また、本発明の共振器は、超音波振動により第１の対象物と第２の対象物とを接合させる超音波接合装置に用いられるものであって、少なくとも前記第１の対象物に接触して振動する共振部と、前記共振部の表面に前記共振部と一体成形され、発熱して前記熱伝導性弾性体及び前記共振部を介して前記第１の対象物と前記第２の対象物との接合部分の近傍に熱を与えるヒータ体とを有する。
【００１３】
この構成により、共振部とヒータ体とが一体成形されるため、ヒータ体によって共振部の超音波振動が規制されることなく、熱効率の低下を防止することができる。
また、本発明に係る超音波ヘッドは、前述したいずれかの共振器に超音波振動子を結合した構成となる。さらに、本発明に係る超音波接合装置は、前述した超音波ヘッドを有し、前記共振部が前記第１および第２の対象物の少なくとも一方に対向する面の突出部を前記第１および第２の対象物の少なくとも一方に押圧する押圧機構を備え、前記対象物に超音波振動を与えるようにした構成となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、第１の対象物の第２の対象物の接合部分の近傍に熱を与えるヒータ体を有するが、このヒータ体によって共振部の超音波振動が規制されることなく、かつ、ヒータ体が共振部に熱を伝達する際の熱効率の低下を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態の超音波ヘッドを用いた超音波接合装置について、図面を用いて説明する。超音波接合装置の構成を図１に示す。
【００１６】
図１において超音波接合装置は、加圧機構１１０、アライメント機構１２０、ステージ１２１、撮影ユニット移動機構１３０及び撮像ユニット１３１を有している。加圧機構１１０の先端部には超音波ヘッド１０が装着され、加圧機構１１０（本発明の押圧機構に相当）は、超音波ヘッド１０を垂直方向（Ｚ軸方向）に昇降させる。超音波ヘッド１０には、不図示の吸着機構が設けられており、第１の対象物としてのＬＳＩチップを吸着する。加圧機構１１０は、超音波ヘッド１０に吸着されたＬＳＩチップをステージ１２１上に保持された第２の対象物である基板に押圧する。
アライメント機構１２０の上端部にはステージ１２１が固定されており、アライメント機構１２０は、ステージ１２１を水平面（Ｘ−Ｙ平面）内で移動させる。これにより、ステージ１２１は、Ｚ軸に対して傾きを変動することなく移動される。撮像ユニット１３１は、ステージ１２１の上方所定領域を撮像範囲とするように撮影ユニット移動機構１３０に固定される。撮像ユニット移動機構１３０は、撮像ユニット１３１を水平面（Ｘ−Ｙ平面）内で移動させる。
【００１７】
超音波接合装置は、更に加圧制御部２１０、超音波発振器２２０、撮像ユニット移動機構制御部２４０及び画像処理部２５０と、これらを制御するメインコントローラ２００とを有している。メインコントローラ２００の制御のもと、超音波発振器２２０は、所定周波数の超音波駆動信号を超音波ヘッド１０に対して出力する。
ステージ１２１上にはチップを接合される基板がセットされる。撮像ユニット移動機構制御部２３０は、超音波ヘッド１０とステージ１２１とが離間した状態で、撮像ユニット１３１を超音波ヘッド１０とステージ１２１との間に進入させる。そして、撮像ユニット１３１は、超音波ヘッド１０に吸着されたＬＳＩチップとステージ１２１上にセットされた基板とを撮影し、対応する画像信号を出力する。画像処理部２５０は、撮像ユニット１３１からの画像信号に対して所定の画像処理を施し、前記接合されるべきＬＳＩチップと基板とのＺ軸方向の重ね合わせ状態を表す状態信号を生成する。
【００１８】
アライメント機構制御部２３０は、メインコントローラ２００の制御のもと、上記重ね合わせ状態を表す状態信号にしたがい、超音波ヘッド１０に吸着されたＬＳＩチップとステージ１２１上にセットされた基板とが所定の位置関係となるようにアライメント機構１２０の駆動制御（位置合わせ）を行う。位置合わせが完了すると、撮像ユニット移動機構制御部２３０は、撮像ユニット１３１を超音波ヘッド１０とステージ１２１との間から所定の待機位置へ後退させる。このような位置合わせの後、加圧制御部２１０は、メインコントローラ２００の制御のもと、超音波ヘッド１０に吸着されたＬＳＩチップを接合対象となる基板に当接させ、さらに所定の圧力にてＬＳＩチップを基板に押圧するように加圧機構１１０の駆動制御を行う。
【００１９】
以下、超音波ヘッド１０の詳細な構成について説明する。まず、超音波ヘッド１０の第１の構成について説明する。図２は、超音波ヘッド１０の第１の構成を示す図であり、図２（ａ）は斜視図、図２（ｂ）は側面図、図２（ｃ）は図２（ｂ）のＸ−Ｘ線断面図である。
【００２０】
図２に示す超音波ヘッド１０ａにおいて、超音波振動子１１は、超音波振動を発生する。さらに、主軸部１２と、突出部１３ａ及び１３ｂとは、この超音波振動の共振器１５（本発明の共振部に相当）を構成する。主軸部１２は、超音波振動子１１に結合されて当該超音波振動子１１から発生する超音波振動の進行方向に延在する。突出部１３ａ及び１３ｂは、主軸部１２の長手方向の中央部からその長手方向と垂直な方向に突出する。このう
ち、突出部１３ａには、ＬＳＩチップを吸着保持する吸着機構（例えば、空気を吸引して負圧を発生する開口部）が設けられている。超音波ヘッド１０ａは突出部１３ａにＬＳＩチップを吸着保持した状態で基板に押圧する。そして、超音波振動子１１から発生する超音波振動（縦波）が共振器１５において共振し、共振状態にある主軸部１２の超音波振動が突出部１３ａから接合対象となるＬＳＩチップに与えられる。
【００２１】
図３は、ＬＳＩチップと基板の接合部分を示す図である。同図において、ＬＳＩチップ２０の下面には、複数の電極端子２１が配置されており、更に、これら電極端子２１のそれぞれには、バンプ２２が形成されている。一方、基板３０の上面には、バンプ２２と対向するように複数のパッド３１が配置されている。超音波接合装置では、ＬＳＩチップ２０の各電極端子２１が形成された面と逆側の面に超音波ヘッド１０ａが押圧されるように上記画像処理部２５０およびアライメント機構制御部２３０による位置合わせがなされる。この状態で、超音波ヘッド１０ａがＬＳＩチップ２０との接合面に平行な方向（図１に示す矢印参照）に超音波周波数（例えば、４０ｋＨｚ）にて振動すると、その超音波振動により、バンプ２２とパッド３１とが擦れ合い、それらの接触面が平滑化されて一体化（固相結合）する。これにより、ＬＳＩチップ２０の各バンプ２２が基板３０上のパッド３１に接合し、ＬＳＩチップ２０と基板３０との電気的接続が確実になされる。そして、バンプ２２がパッド３１に接合した状態で、ＬＳＩチップ２０と基板３０との間にアンダーフィル３５が満たされる。
【００２２】
再び、図２に戻って説明する。熱伝導性弾性体１７ａは、板状の形状を有し、主軸部１２の２つの側面のそれぞれにおける突出部１３ａ及び１３ｂの近傍に配置される。これら熱伝導性弾性体１７ａは、熱伝導性の高い、例えば、シート状、ペースト状等のシリコンゲルや、シート状、ペースト状、接着剤、ポッティング剤、シール剤等のシリコンゴムによって構成される。
【００２３】
２つのヒータ１６ａは、板状であり、アンダーフィル３５を硬化させる際の加熱時において、当該アンダーフィル３５とＬＳＩチップ２０及び基板３０との熱膨張率の違いによってＬＳＩチップ２０と基板３０との接合破断が生じることを防止するために、ＬＳＩチップ２０と基板３０との接合前に予めアンダーフィル３５の硬化時における加熱温度と同等の温度で接合部分を加熱させるものである。これら２つのヒータ１６ａは、熱伝導性弾性体１７ａにおける主軸部１２との接触面の反対側の面上に配置される。
【００２４】
すなわち、主軸部１２とヒータ１６ａとの間には、熱伝導性弾性体１７ａが介在する構成となっている。従って、ヒータ１６ａが他の部材等によって固定され、動くことができないものであっても、熱伝導性弾性体１７ａの弾性力によって主軸部１２及び突出部１３ａの超音波振動が規制されることがない。更には、熱伝導性弾性体１７ａの熱伝導性により、ヒータ１６ａからの熱を当該熱伝導性弾性体１７ａ、主軸部１２及び突出部１３ａを介して、ＬＳＩチップ２０と基板３０との接合部分に効率よく伝達させることができる。
【００２５】
次に、超音波ヘッド１０の第２の構成について説明する。図４は、超音波ヘッド１０の第２の構成を示す図であり、図４（ａ）は側面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＸ−Ｘ線断面図である。
【００２６】
図４に示す超音波ヘッド１０ｂにおいて、超音波振動子１１、主軸部１２、突出部１３ａ及び１３ｂは、図２に示す超音波ヘッド１０ａにおける超音波振動子１１、主軸部１２、突出部１３ａ及び１３ｂと同様であるので、その説明は省略する。
【００２７】
但し、主軸部１２には、２つの穴１４が形成されている。これら穴１４のそれぞれの内周面には、筒状の熱伝導性弾性体１７ｂが充填され、筒状に配置される（本発明の筒体に
相当）。これら筒状の熱伝導性弾性体１７ｂは、例えば、シリコンゲルやシリコンゴムによって構成される。ヒータ１６ｂは、図２に示す超音波ヘッド１０ａにおけるヒータ１６ａと同様、ＬＳＩチップ２０と基板３０との接合前に予め、アンダーフィル３５の硬化時における加熱温度と同等の温度で接合部分を加熱させるものであり、円柱状の形状を有し、熱伝導性弾性体１７ａの筒内のそれぞれに配置される。
【００２８】
すなわち、主軸部１２とヒータ１６ｂとの間には、熱伝導性弾性体１７ａが介在する構成となっている。従って、ヒータ１６ｂが固定されていても、主軸部１２及び突出部１３ａの超音波振動が規制されることがなく、更には、ヒータ１６ｂからの熱を、熱伝導性弾性体１７ｂ、主軸部１２及び突出部１３ａを介して、ＬＳＩチップ２０と基板３０との接合部分に効率よく伝達させることができる。
【００２９】
次に、超音波ヘッド１０の第３の構成について説明する。図５は、超音波ヘッド１０の第３の構成を示す図であり、図５（ａ）は側面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＸ−Ｘ線断面図である。
【００３０】
図５に示す超音波ヘッド１０ｃにおいて、超音波振動子１１、主軸部１２、突出部１３ａ及び１３ｂは、図２に示す超音波ヘッド１０ａにおける超音波振動子１１、主軸部１２、突出部１３ａ及び１３ｂと同様であるので、その説明は省略する。
【００３１】
主軸部１２の２つの側面のそれぞれには、熱伝導性弾性体１７ｃが充填される。これら熱伝導性弾性体１７ｃは、シリコンゲルやシリコンゴムによって構成される。放熱部材１８は、コ字状の形状を有し、ヒータ（図示せず）を組み込んでいる。この放熱部材１８は、主軸部１２を覆うように配置され、内壁面が熱伝導性弾性体１７ｃにおける主軸部１２との接触面の反対側の面と接触する。
【００３２】
すなわち、主軸部１２とヒータを組み込んだ放熱部材１８との間には、熱伝導性弾性体１７ｃが介在する構成となっている。従って、放熱部材１８が固定されていても、主軸部１２及び突出部１３ａの超音波振動が規制されることがなく、更には、放熱部材１８内のヒータからの熱を、熱伝導性弾性体１７ｃ、主軸部１２及び突出部１３ａを介して、ＬＳＩチップ２０と基板３０との接合部分に効率よく伝達させることができる。なお、放熱部材１８の代わりに、当該放熱部材１８と同様の形状を有し、同様に配置されるヒータを用いても良い。
【００３３】
次に、超音波ヘッド１０の第４の構成について説明する。図６は、超音波ヘッド１０の第４の構成を示す図であり、図６（ａ）は側面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＸ−Ｘ線断面図である。
【００３４】
図６に示す超音波ヘッド１０ｄにおいて、超音波振動子１１、主軸部１２、突出部１３ａ及び１３ｂは、図２に示す超音波ヘッド１０ａにおける超音波振動子１１、主軸部１２、突出部１３ａ及び１３ｂと同様であるので、その説明は省略する。
主軸部１２の２つの側面のそれぞれには、ヒータパターン１６ｄが形成されたヒータ１９が配置される。これらヒータ１９は、主軸部１２と一体成形されており、当該主軸部１２とともに超音波振動を行う共振器を構成する。
【００３５】
従って、ヒータ１９によって主軸部１２及び突出部１３ａの超音波振動が規制されることがなく、更には、ヒータ１９におけるヒータパターン１６ｄからの熱を、主軸部１２及び突出部１３ａを介して、ＬＳＩチップ２０と基板３０との接合部分に効率よく伝達させることができる。
【００３６】
なお、上述した実施形態では、超音波接合装置が半導体チップと基板とを接合する場合について説明したが、他の２つの対象物を接合する場合においても、本発明を適用することができる。
【００３７】
《その他》
更に、本発明の実施の形態は以下の発明を開示する。また、以下の各発明（以下、付記と称する）のいずれかに含まれる構成要素を他の付記の構成要素と組み合わせても良い。（付記１）超音波振動により第１の対象物と第２の対象物とを接合させる超音波接合装置における共振器であって、
少なくとも前記第１の対象物に当接して超音波振動を行う共振部と、
前記共振部の表面に配置される熱伝導性弾性体と、
前記熱伝導性弾性体の表面に配置され、発熱して前記熱伝導性弾性体及び前記共振部を介して前記第１の対象物と前記第２の対象物との接合部分の近傍に熱を与えるヒータ体とを有する共振器。（１）
（付記２）前記熱伝導性弾性体は、前記共振部の所定の面上に充填されて板状体を構成し、
前記ヒータ体は、板状であって前記熱伝導性弾性体における前記共振部との接触面の反対側の面上に配置される付記１に記載の共振器。（２）
（付記３）前記熱伝導性弾性体は、前記共振部に形成される穴の内周面上に充填されて筒体を形成し、
前記ヒータ体は、棒状であって前記熱伝導性弾性体の筒体内に配置される付記１に記載の共振器。
（付記４）前記ヒータ体又は前記ヒータ体を組み込んだ放熱部材は、前記共振部を覆う形状である付記１に記載の共振器。
（付記５）超音波振動により第１の対象物と第２の対象物とを接合させる超音波接合装置における共振器であって、
少なくとも前記第１の対象物に接触して振動する共振部と、
前記共振部の表面に前記共振部と一体成形され、発熱して前記熱伝導性弾性体及び前記共振部を介して前記第１の対象物と前記第２の対象物との接合部分の近傍に熱を与えるヒータ体とを有する共振器。（３）
（付記６） 前記熱伝導性弾性体は、シリコンゲル又はシリコンゴムであることを特徴とする付記１乃至４のいずれかに記載の共振器。
（付記７）超音波振動により第１の対象物と第２の対象物とを接合させる超音波接合装置における超音波ヘッドであって、
超音波振動子と、
前記超音波振動子に接続され、前記第１の対象物に当接して超音波振動を行う共振部と、
前記共振部の表面に配置される熱伝導性弾性体と、
前記熱伝導性弾性体の表面に配置され、発熱して前記熱伝導性弾性体及び前記共振部を介して前記第１の対象物と前記第２の対象物の接合部分の近傍に熱を与えるヒータ体とを有する超音波ヘッド。（４）
（付記８）前記熱伝導性弾性体は、板状であって前記共振部の所定の面上に配置され、
前記ヒータ体は、板状であって前記熱伝導性弾性体における前記共振部との接触面の反対側の面上に配置される付記７に記載の超音波ヘッド。
（付記９）前記熱伝導性弾性体は、筒状であって前記共振部に形成される穴の内周面上に配置され、
前記ヒータ体は、棒状であって前記熱伝導性弾性体の筒内に配置される付記７に記載の超音波ヘッド。
（付記１０）前記ヒータ体又は前記ヒータ体を組み込んだ放熱部材は、前記共振部を覆う形状である付記７に記載の超音波ヘッド。
（付記１１）超音波振動により第１の対象物と第２の対象物とを接合させる超音波接合装置における超音波ヘッドであって、
超音波振動子と、
前記超音波振動子に接続され、前記第１の対象物に接触して振動する共振部と、
前記共振部の表面に前記共振部と一体成形され、発熱して前記熱伝導性弾性体及び前記共振部を介して前記第１の対象物と前記第２の対象物の接合部分の近傍に熱を与えるヒータ体とを有する超音波ヘッド。
（付記１２） 前記熱伝導性弾性体は、シリコンゲル又はシリコンゴムであることを特徴とする付記７乃至１１のいずれかに記載の超音波ヘッド。
（付記１３）超音波振動により第１の対象物と第２の対象物とを接合させる超音波接合装置であって、
超音波振動子と、
前記超音波振動子に接続され、前記第１の対象物及び第２の対象物の少なくとも一方に当接して超音波振動を行う共振部と、
前記共振部の表面に配置される熱伝導性弾性体と、
前記熱伝導性弾性体の表面に配置され、発熱して前記熱伝導性弾性体及び前記共振部を介して前記第１の対象物と前記第２の対象物の接合部分の近傍に熱を与えるヒータ体と、
前記共振部が前記第１および第２の対象物の少なくとも一方に対向する面の突出部を前記第１および第２の対象物の少なくとも一方に押圧する押圧機構と、を備える超音波接合装置。
（付記１４）前記熱伝導性弾性体は、板状であって前記共振部の所定の面上に配置され、
前記ヒータ体は、板状であって前記熱伝導性弾性体における前記共振部との接触面の反対側の面上に配置される付記１３に記載の超音波接合装置。
（付記１５）前記熱伝導性弾性体は、筒状であって前記共振部に形成される穴の内周面上に配置され、
前記ヒータ体は、棒状であって前記熱伝導性弾性体の筒内に配置される付記１３に記載の超音波接合装置。
（付記１６）前記ヒータ体又は前記ヒータ体を組み込んだ放熱部材は、前記共振部を覆う形状である付記１３に記載の超音波接合装置。
（付記１７）超音波振動により第１の対象物と第２の対象物とを接合させる超音波接合装置であって、
超音波振動子と、
前記超音波振動子に接続され、前記第１の対象物に接触して振動する共振部と、
前記共振部の表面に前記共振部と一体成形され、発熱して前記熱伝導性弾性体及び前記共振部を介して前記第１の対象物と前記第２の対象物の接合部分の近傍に熱を与えるヒータ体と、
前記共振部が前記第１および第２の対象物の少なくとも一方に対向する面の突出部を前記第１および第２の対象物の少なくとも一方に押圧する押圧機構と、を備える超音波接合装置。
（付記１８） 前記熱伝導性弾性体は、シリコンゲル又はシリコンゴムであることを特徴とする付記１３乃至１７のいずれかに記載の超音波接合装置。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
以上のように、本発明にかかる超音波ヘッドは、超音波振動を規制することなく、熱効率を向上させることが可能となるという効果を有し、超音波ヘッドとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】超音波接合装置の構成を示す図
【図２】超音波ヘッドの第１の構成を示す図
【図３】半導体チップと基板の接合部分を示す図
【図４】超音波ヘッドの第２の構成を示す図
【図５】超音波ヘッドの第３の構成を示す図
【図６】超音波ヘッドの第４の構成を示す図
【図７】従来の輻射熱による加熱機構を有する超音波ヘッドの構成を示す図
【図８】従来のヒータの接触による加熱機構を有する超音波ヘッドの構成を示す図
【符号の説明】
【００４０】
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ 超音波ヘッド
１１ 超音波振動子
１２ 主軸部
１３ａ、１３ｂ 突出部
１４ 穴
１５ 共振器
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ ヒータ
１６ｄ ヒータパターン
１７ａ、１７ｂ、１７ｃ 熱伝導弾性体
１８ 放熱部材
１９ ヒータ
２０ ＬＳＩチップ
２１ 電極端子
２２ バンプ
３０ 基板
３１ パッド
３５ アンダーフィル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波振動により第１の対象物と第２の対象物とを接合させる超音波接合装置における共振器であって、
少なくとも前記第１の対象物に当接して超音波振動を行う共振部と、
前記共振部の表面に配置される熱伝導性弾性体と、
前記熱伝導性弾性体の表面に配置され、発熱して前記熱伝導性弾性体及び前記共振部を介して前記第１の対象物と前記第２の対象物との接合部分の近傍に熱を与えるヒータ体とを有する共振器。
【請求項２】
前記熱伝導性弾性体は、前記共振部の所定の面上に充填されて板状体を構成し、
前記ヒータ体は、板状であって前記熱伝導性弾性体における前記共振部との接触面の反対側の面上に配置される請求項１に記載の共振器。
【請求項３】
超音波振動により第１の対象物と第２の対象物とを接合させる超音波接合装置における共振器であって、
少なくとも前記第１の対象物に接触して振動する共振部と、
前記共振部の表面に前記共振部と一体成形され、発熱して前記熱伝導性弾性体及び前記共振部を介して前記第１の対象物と前記第２の対象物との接合部分の近傍に熱を与えるヒータ体とを有する共振器。
【請求項４】
超音波振動により第１の対象物と第２の対象物とを接合させる超音波接合装置における超音波ヘッドであって、
超音波振動子と、
前記超音波振動子に接続され、少なくとも前記第１の対象物に当接して超音波振動を行う共振部と、
前記共振部の表面に配置される熱伝導性弾性体と、
前記熱伝導性弾性体の表面に配置され、発熱して前記熱伝導性弾性体及び前記共振部を介して前記第１の対象物と前記第２の対象物との接合部分の近傍に熱を与えるヒータ体とを有する超音波ヘッド。
【請求項５】
超音波振動により第１の対象物と第２の対象物とを接合させる超音波接合装置であって、
超音波振動子と、
前記超音波振動子に接続され、少なくとも前記第１の対象物に当接して超音波振動を行う共振部と、
前記共振部の表面に配置される熱伝導性弾性体と、
前記熱伝導性弾性体の表面に配置され、発熱して前記熱伝導性弾性体及び前記共振部を介して前記第１の対象物と前記第２の対象物との接合部分の近傍に熱を与えるヒータ体と、
前記共振部が前記第１および第２の対象物の少なくとも一方に対向する面の突出部を前記第１および第２の対象物の少なくとも一方に押圧する押圧機構と、を備える超音波接合装置。
【請求項１】
超音波振動により第１の対象物と第２の対象物とを接合させる超音波接合装置における共振器であって、
少なくとも前記第１の対象物に当接して超音波振動を行う共振部と、
前記共振部の表面に配置される熱伝導性弾性体と、
前記熱伝導性弾性体の表面に配置され、発熱して前記熱伝導性弾性体及び前記共振部を介して前記第１の対象物と前記第２の対象物との接合部分の近傍に熱を与えるヒータ体とを有する共振器。
【請求項２】
前記熱伝導性弾性体は、前記共振部の所定の面上に充填されて板状体を構成し、
前記ヒータ体は、板状であって前記熱伝導性弾性体における前記共振部との接触面の反対側の面上に配置される請求項１に記載の共振器。
【請求項３】
超音波振動により第１の対象物と第２の対象物とを接合させる超音波接合装置における共振器であって、
少なくとも前記第１の対象物に接触して振動する共振部と、
前記共振部の表面に前記共振部と一体成形され、発熱して前記熱伝導性弾性体及び前記共振部を介して前記第１の対象物と前記第２の対象物との接合部分の近傍に熱を与えるヒータ体とを有する共振器。
【請求項４】
超音波振動により第１の対象物と第２の対象物とを接合させる超音波接合装置における超音波ヘッドであって、
超音波振動子と、
前記超音波振動子に接続され、少なくとも前記第１の対象物に当接して超音波振動を行う共振部と、
前記共振部の表面に配置される熱伝導性弾性体と、
前記熱伝導性弾性体の表面に配置され、発熱して前記熱伝導性弾性体及び前記共振部を介して前記第１の対象物と前記第２の対象物との接合部分の近傍に熱を与えるヒータ体とを有する超音波ヘッド。
【請求項５】
超音波振動により第１の対象物と第２の対象物とを接合させる超音波接合装置であって、
超音波振動子と、
前記超音波振動子に接続され、少なくとも前記第１の対象物に当接して超音波振動を行う共振部と、
前記共振部の表面に配置される熱伝導性弾性体と、
前記熱伝導性弾性体の表面に配置され、発熱して前記熱伝導性弾性体及び前記共振部を介して前記第１の対象物と前記第２の対象物との接合部分の近傍に熱を与えるヒータ体と、
前記共振部が前記第１および第２の対象物の少なくとも一方に対向する面の突出部を前記第１および第２の対象物の少なくとも一方に押圧する押圧機構と、を備える超音波接合装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００６−１５６７５６（Ｐ２００６−１５６７５６Ａ）
【公開日】平成１８年６月１５日（２００６．６．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３４５９５１（Ｐ２００４−３４５９５１）
【出願日】平成１６年１１月３０日（２００４．１１．３０）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月１５日（２００６．６．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１１月３０日（２００４．１１．３０）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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