[發明專利]焊接工具、焊接臺、焊接工具用前端部和焊接臺用臺部

無效

• 申請號: 02116194.1
• 申請日: 2002-04-23
• 公開（公告）號: CN1383196A
• 公開（公告）日: 2002-12-04
• 發明（設計）人: 坂田直紀;前村功一郎;河內宏;矢敷哲男;高橋利也;尾原利昭
• 申請（專利權）人: 住友電氣工業株式會社
• 主分類號: H01L21/60
• 分類號: H01L21/60
• 代理公司: 北京集佳專利商標事務所
• 代理人: 王學強

技術領域

本發明涉及安裝IC、LSI等半導體元件時使用的焊接工具和/或焊接臺的結構。

背景技術

為引出半導體元件具有的電特性，需要電連接半導體元件上形成的電極和組件的引線以及該引線和布線基板這樣的外部端子。半導體元件側的電極與引線的接合原來通過以金或銅等構成的金屬細線為導線，使用叫作毛細管的工具一根一根進行接合的金屬線接合法、使用加熱到規定溫度的焊接工具和焊接臺，將在形成圖案的銅箔上鍍錫的叫做載膜的引線，在半導體元件上的所有電極上統一連接所有引線的叫做TAB方式(帶自動粘貼)的方法等進行。這里所說的焊接工具和焊接臺安裝在焊接裝置上成對形成。一般地，在下方將工具面朝上固定設置的焊接臺的工具面上按規定精度虛擬確定半導體元件、組件的引線部分、布線基盤等的位置，通過用在上方將工具面朝下可移動設置的焊接工具加壓進行接合。通過接合的方法，有時在焊接工具中和在焊接臺上需要真空吸附機構。根據接合方法有時一方或雙方都需要加熱機構。

最近為將半導體元件和膜上或玻璃上形成的布線直接接合，使用加熱到規定溫度的焊接工具和焊接臺。

另一方面，引線和布線基板、引線框架這種外部端子的連接，使用加熱到規定溫度的焊接工具和焊接臺將鍍錫的引線或未鍍錫的引線和在布線基板上通過絲網印刷等形成的焊接電極或鍍金的引線，接合到鍍金或鍍銀的引線框架。

最近，有通過IC芯片經聚酰胺等粘結帶將引線框架直接貼附在半導體元件上，然后，通過上述的金屬線接合將半導體元件上形成的電極與引線框架接合的方法，但此時，將引線框架貼附在半導體元件上時，使用加熱到規定溫度的焊接工具和焊接臺。

這里使用的焊接工具和焊接臺由柄部和前端部以及臺座部和臺部構成。柄部和臺座部原來使用鉬、超硬合金、鎳基合金、鎢或鎢合金、鐵鎳鈷合金、不銹鋼、鐵鎳合金、鈦或鈦合金等制作的金屬制品。為改良工具面的平坦度、耐磨損性、溫度分布等，前端部和臺部將氣相合成金剛石、金剛石單晶、金剛石燒結體、立方晶系氮化硼燒結體等的硬質物質貼附在上述金屬制造的前端部上來使用。焊接工具和/或焊接臺的加熱通過將插入卡座加熱器的熱塊體安裝在上述柄部和/或臺座部進行。將AlN、SiC等基材上組裝了通電加熱機構的卡座加熱器插入在前端部和柄部和/或臺部與臺座部之間，通過機械或真空吸附等方式固定來進行。

原來的焊接工具和焊接臺的開發思路大概如下。作為半導體的IC、LSI等制品種類繁多、每個制品連接的引線和布線數、半導體形狀不同。因此，需要準備每個IC、LSI制品專用的焊接工具和焊接臺，產生成本增高、設備上安裝的焊接工具和焊接臺的更換需要時間以及焊接工具和焊接臺的管理繁雜等問題。

為解決這種問題，特開平3-191538號公報中，提出一種通過螺絲等機械安裝焊接工具的前端部來容易地拆裝前端部的方法。但是，由于使用螺絲方式等，長時間使用引起螺絲部燒損，仍殘留不能拆裝前端部的問題。

另外，特開平8-107129號公報中，提出一種對上述特開平3-191538號公報的改良，將使用偏心軸的方式作為機械安裝方法的焊接工具。該方式中，拆裝容易并且即便長時間使用，前端部和柄部的固定部也沒有燒損。然而，最近使用條件變得苛刻，反復拆裝的冷熱循環，使得為防止燒損目的的陶瓷涂層部分剝離。結果，在500℃的高溫下，大約30萬次的焊接后，前端部和柄部之間產生燒損。燒損使得不能替代為另外的前端部。對于焊接臺這一點也同樣如此。

圖8所示的已有焊接工具的前端部中，首先焊接覆蓋金剛石的陶瓷突出部和金屬制造的基體部。然后，研磨體現出前端部上下面的平行度的金剛石面，使得研磨占用時間。前端部的底面和工具面的平行度在工具面上覆蓋的金剛石的膜厚以上的情況下，由于不能調整，必須重新焊接。使用具有底面和工具面的平行度不足夠的前端部的焊接工具時，有焊接裝置啟動時的平行度調整非常占用時間的問題。

圖8所示結構的焊接工具中，陶瓷制造的突出部比金屬制造的基體部的熱膨脹率小。因此，這兩個部件通過焊接接合時，接合面產生的熱應力是突出部尺寸越大熱應力越大。由此，出現使用中突出部從基體部的金屬剝離的問題。即便引起剝離的情況下，由于內應力的影響，前端部的底面和工具面的平坦度改變，反復的安裝負荷在接合界面處蓄積熱應力，殘留割斷突出部的問題。