JP3299694B2 - ボンディングツール - Google Patents
ボンディングツールInfo
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- JP3299694B2 JP3299694B2 JP17901797A JP17901797A JP3299694B2 JP 3299694 B2 JP3299694 B2 JP 3299694B2 JP 17901797 A JP17901797 A JP 17901797A JP 17901797 A JP17901797 A JP 17901797A JP 3299694 B2 JP3299694 B2 JP 3299694B2
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- sintered body
- tool
- cbn
- polycrystalline diamond
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies
- H01L24/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01029—Copper [Cu]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/013—Alloys
- H01L2924/0132—Binary Alloys
- H01L2924/01322—Eutectic Alloys, i.e. obtained by a liquid transforming into two solid phases
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
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- Wire Bonding (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ボンディングツー
ルに関する。さらに詳しくは、本発明は、ツール作用面
を構成する多結晶ダイヤモンド膜と基板との密着性が良
好で、ツール先端部材の側面の耐摩耗性に優れ、多結晶
ダイヤモンド膜にクラックや剥離の発生がないＴＡＢ
（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）工
程用のボンディングツールに関する。
ルに関する。さらに詳しくは、本発明は、ツール作用面
を構成する多結晶ダイヤモンド膜と基板との密着性が良
好で、ツール先端部材の側面の耐摩耗性に優れ、多結晶
ダイヤモンド膜にクラックや剥離の発生がないＴＡＢ
（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）工
程用のボンディングツールに関する。
【０００２】
【従来の技術】ＴＡＢ工程においては、ＬＳＩチップの
電極とフィルムキャリヤのリードとが接続される。図１
は、ＴＡＢ工程の説明図である。加熱ステージ１上の熱
絶縁体２の上に、チップガイド３により位置決めされた
チップ４に対して、インナーリード５を有するフィルム
キャリヤ６が、テープガイド７を経由して、インナーリ
ードの位置と電極８の位置が一致するよう運ばれる。こ
の状態で、加熱されたボンディングツール９が加圧シリ
ンダ１０によって押し下げられてインナーリードを電極
に押し付け、インナーリードと電極の間にＡｕ−Ｓｎ共
晶合金を形成することにより、あるいは、Ａｕ−Ａｕの
熱圧着により、チップをインナーリードに接合する。良
好なＴＡＢを行うためには、電極の高さの均一性を保つ
とともに、ボンディングツール作用面の平坦性と、耐摩
耗性と、均一な温度分布が重要である。ボンディングツ
ール作用面の材料として、耐摩耗性に優れ、熱伝導率の
大きい多結晶ダイヤモンド膜が開発されている。例え
ば、特公平７−６６９３０号公報及び特許第２５２０９
７１号公報には、Ｓｉ又はＳｉ3Ｎ4、ＳｉＣ若しくはＡ
ｌＮを主成分とする焼結体を基体として、気相合成法で
多結晶ダイヤモンドを析出させた工具先端部を有するボ
ンディングツールが提案されている。しかし、ＴＡＢ工
程において、ツール先端部に付着した溶着物をタングス
テンワイヤブラシなどを用いてクリーニングすると、ツ
ール先端部の表面及び側面が摩耗し、特に基板側面が首
下摩耗した場合には、多結晶ダイヤモンド膜の割れ、脱
落が生じ、リードと電極が接合できないという問題があ
る。特に、ＳｉＣ焼結体及び／又は気相合成ＳｉＣを基
板にすると、ツール先端部に付着した金属酸化物を除去
するクリーニングがたび重なるにつれて、基板だけが摩
耗し、多結晶ダイヤモンド膜のクラックの発生や剥離に
つながりやすい。特許第２５９０１１３号公報には、ダ
イヤモンド焼結体からなる母材に、気相合成法で多結晶
ダイヤモンドを析出させた工具先端部を有するボンディ
ングツールが提案されている。しかし、ダイヤモンド焼
結体は、硬度がＨｖ８,０００〜１０,０００と硬く、加
工に時間と手間がかかるという問題がある。また、ダイ
ヤモンド焼結体の結合材にはＣｏが多く用いられるが、
Ｃｏは多結晶ダイヤモンド膜とダイヤモンド焼結体の密
着を妨げるため、ツール先端部の多結晶ダイヤモンド膜
のクラックや剥離が生じやすいという問題がある。この
ために、基板の側面の摩耗がなく、多結晶ダイヤモンド
膜の密着性が良好で、クラックや剥離を生ずることな
く、安定して使用することができる寿命の長いボンディ
ングツールが求められている。
電極とフィルムキャリヤのリードとが接続される。図１
は、ＴＡＢ工程の説明図である。加熱ステージ１上の熱
絶縁体２の上に、チップガイド３により位置決めされた
チップ４に対して、インナーリード５を有するフィルム
キャリヤ６が、テープガイド７を経由して、インナーリ
ードの位置と電極８の位置が一致するよう運ばれる。こ
の状態で、加熱されたボンディングツール９が加圧シリ
ンダ１０によって押し下げられてインナーリードを電極
に押し付け、インナーリードと電極の間にＡｕ−Ｓｎ共
晶合金を形成することにより、あるいは、Ａｕ−Ａｕの
熱圧着により、チップをインナーリードに接合する。良
好なＴＡＢを行うためには、電極の高さの均一性を保つ
とともに、ボンディングツール作用面の平坦性と、耐摩
耗性と、均一な温度分布が重要である。ボンディングツ
ール作用面の材料として、耐摩耗性に優れ、熱伝導率の
大きい多結晶ダイヤモンド膜が開発されている。例え
ば、特公平７−６６９３０号公報及び特許第２５２０９
７１号公報には、Ｓｉ又はＳｉ3Ｎ4、ＳｉＣ若しくはＡ
ｌＮを主成分とする焼結体を基体として、気相合成法で
多結晶ダイヤモンドを析出させた工具先端部を有するボ
ンディングツールが提案されている。しかし、ＴＡＢ工
程において、ツール先端部に付着した溶着物をタングス
テンワイヤブラシなどを用いてクリーニングすると、ツ
ール先端部の表面及び側面が摩耗し、特に基板側面が首
下摩耗した場合には、多結晶ダイヤモンド膜の割れ、脱
落が生じ、リードと電極が接合できないという問題があ
る。特に、ＳｉＣ焼結体及び／又は気相合成ＳｉＣを基
板にすると、ツール先端部に付着した金属酸化物を除去
するクリーニングがたび重なるにつれて、基板だけが摩
耗し、多結晶ダイヤモンド膜のクラックの発生や剥離に
つながりやすい。特許第２５９０１１３号公報には、ダ
イヤモンド焼結体からなる母材に、気相合成法で多結晶
ダイヤモンドを析出させた工具先端部を有するボンディ
ングツールが提案されている。しかし、ダイヤモンド焼
結体は、硬度がＨｖ８,０００〜１０,０００と硬く、加
工に時間と手間がかかるという問題がある。また、ダイ
ヤモンド焼結体の結合材にはＣｏが多く用いられるが、
Ｃｏは多結晶ダイヤモンド膜とダイヤモンド焼結体の密
着を妨げるため、ツール先端部の多結晶ダイヤモンド膜
のクラックや剥離が生じやすいという問題がある。この
ために、基板の側面の摩耗がなく、多結晶ダイヤモンド
膜の密着性が良好で、クラックや剥離を生ずることな
く、安定して使用することができる寿命の長いボンディ
ングツールが求められている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ツール作用
面を構成する多結晶ダイヤモンド膜と基板との密着性が
良好で、ツール先端部材の側面が耐摩耗性に優れ、多結
晶ダイヤモンド膜にクラックや剥離の発生がないＴＡＢ
工程用のボンディングツールを提供することを目的とし
てなされたものである。
面を構成する多結晶ダイヤモンド膜と基板との密着性が
良好で、ツール先端部材の側面が耐摩耗性に優れ、多結
晶ダイヤモンド膜にクラックや剥離の発生がないＴＡＢ
工程用のボンディングツールを提供することを目的とし
てなされたものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の課題
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、ＣＢＮ焼結体が、
ＣＶＤ法により多結晶ダイヤモンド膜を析出させる基板
として、多結晶ダイヤモンド膜との密着性及び側面の耐
摩耗性に優れることを見いだし、この知見に基づいて本
発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、 （１）６０容量％以上のＣＢＮと４０容量％以下の結合
材からなり、該結合材が、ほう化アルミニウム、窒化ア
ルミニウム、酸化アルミニウム、炭化チタン、窒化チタ
ン、炭窒化チタン、炭化ハフニウム、窒化タンタル及び
炭化タングステンからなる群より選ばれる１種又は２種
以上の材料であるＣＢＮ焼結体基板上に、ＣＶＤ法によ
り析出した厚さが５０μｍを超えて、１００μｍ以下の
多結晶ダイヤモンド膜が形成されてなるツール先端部を
有することを特徴とするボンディングツール、を提供す
るものである。さらに、本発明の好ましい態様として、 （２）ＣＢＮ焼結体のＣＢＮ含有量が、５０容量％以上
である第(１)項記載のボンディングツール、及び （３）多結晶ダイヤモンド膜の表面粗さＲmaxが、０.１
μｍ以下である第(１)項記載のボンディングツール、を
挙げることができる。
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、ＣＢＮ焼結体が、
ＣＶＤ法により多結晶ダイヤモンド膜を析出させる基板
として、多結晶ダイヤモンド膜との密着性及び側面の耐
摩耗性に優れることを見いだし、この知見に基づいて本
発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、 （１）６０容量％以上のＣＢＮと４０容量％以下の結合
材からなり、該結合材が、ほう化アルミニウム、窒化ア
ルミニウム、酸化アルミニウム、炭化チタン、窒化チタ
ン、炭窒化チタン、炭化ハフニウム、窒化タンタル及び
炭化タングステンからなる群より選ばれる１種又は２種
以上の材料であるＣＢＮ焼結体基板上に、ＣＶＤ法によ
り析出した厚さが５０μｍを超えて、１００μｍ以下の
多結晶ダイヤモンド膜が形成されてなるツール先端部を
有することを特徴とするボンディングツール、を提供す
るものである。さらに、本発明の好ましい態様として、 （２）ＣＢＮ焼結体のＣＢＮ含有量が、５０容量％以上
である第(１)項記載のボンディングツール、及び （３）多結晶ダイヤモンド膜の表面粗さＲmaxが、０.１
μｍ以下である第(１)項記載のボンディングツール、を
挙げることができる。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明のボンディングツールは、
ＣＢＮ焼結体基板上にＣＶＤ法により析出した多結晶ダ
イヤモンド膜が形成されてなるものである。本発明に用
いるＣＢＮ焼結体基板は、ＣＢＮ微粒を結合材の微粉末
とともに、あるいは、結合材を添加することなく、高
温、高圧条件にて焼結したＣＢＮ焼結体より、レーザな
どを用いて加工することによって得ることができる。本
発明に用いるＣＢＮ焼結体中のＣＢＮ含有量は、５０容
量％以上であることが好ましく、６０容量％以上である
ことがより好ましい。ＣＢＮ焼結体中のＣＢＮ含有量が
５０容量％以上であると、ＣＢＮの粒子同士が直接結合
して、機械的強度と耐熱性に優れるものとなる。本発明
においては、ＣＢＮ焼結体の結合材が、ほう化アルミニ
ウムＡｌＢ2、窒化アルミニウムＡｌＮ、酸化アルミニ
ウムＡｌ2Ｏ3、炭化チタンＴｉＣ、窒化チタンＴｉＮ、
炭窒化チタンＴｉＣＮ、炭化ハフニウムＨｆＣ、窒化タ
ンタルＴａＮ又は炭化タングステンＷＣであることが好
ましい。これらの結合材は、１種を単独で用いることが
でき、あるいは、２種以上を組み合わせて用いることが
できる。
ＣＢＮ焼結体基板上にＣＶＤ法により析出した多結晶ダ
イヤモンド膜が形成されてなるものである。本発明に用
いるＣＢＮ焼結体基板は、ＣＢＮ微粒を結合材の微粉末
とともに、あるいは、結合材を添加することなく、高
温、高圧条件にて焼結したＣＢＮ焼結体より、レーザな
どを用いて加工することによって得ることができる。本
発明に用いるＣＢＮ焼結体中のＣＢＮ含有量は、５０容
量％以上であることが好ましく、６０容量％以上である
ことがより好ましい。ＣＢＮ焼結体中のＣＢＮ含有量が
５０容量％以上であると、ＣＢＮの粒子同士が直接結合
して、機械的強度と耐熱性に優れるものとなる。本発明
においては、ＣＢＮ焼結体の結合材が、ほう化アルミニ
ウムＡｌＢ2、窒化アルミニウムＡｌＮ、酸化アルミニ
ウムＡｌ2Ｏ3、炭化チタンＴｉＣ、窒化チタンＴｉＮ、
炭窒化チタンＴｉＣＮ、炭化ハフニウムＨｆＣ、窒化タ
ンタルＴａＮ又は炭化タングステンＷＣであることが好
ましい。これらの結合材は、１種を単独で用いることが
でき、あるいは、２種以上を組み合わせて用いることが
できる。
【０００６】本発明においては、ＣＢＮ焼結体基板上
に、ＣＶＤ法により多結晶ダイヤモンド膜を形成する。
多結晶ダイヤモンド膜を形成するＣＶＤ法には特に制限
はなく、例えば、ホットフィラメント法、マイクロ波プ
ラズマ法、高周波プラズマ法、直流放電プラズマ法、ア
ーク放電プラズマジェット法、燃焼炎法などを挙げるこ
とができる。本発明において、多結晶ダイヤモンド膜の
厚さは、５０〜１００μｍであることが好ましく、７０
〜９０μｍであることがより好ましい。多結晶ダイヤモ
ンド膜の厚さが５０μｍ未満であると、膜の強度が低
く、クラックや剥離が生ずるなどツール作用面の耐久性
が不足し、十分なショット回数が得られないおそれがあ
る。膜の厚さが５０μｍ以上であれば、ダイヤモンドの
熱伝導性の良さや、焼結法によるダイヤモンド膜よりも
ＣＶＤ法による多結晶ダイヤモンド膜の方が純度が高い
という特色をより有効に利用することができる。多結晶
ダイヤモンド膜の厚さは、通常は１００μｍ以下で十分
な性能を有し、厚さが１００μｍを超えても、ボンディ
ングツールは多結晶ダイヤモンド膜の厚さの増加に見合
っては長寿命化しない上に、多結晶ダイヤモンド膜とＣ
ＢＮ焼結体基板の熱膨張率の差に起因して、密着性が低
下するおそれがある。
に、ＣＶＤ法により多結晶ダイヤモンド膜を形成する。
多結晶ダイヤモンド膜を形成するＣＶＤ法には特に制限
はなく、例えば、ホットフィラメント法、マイクロ波プ
ラズマ法、高周波プラズマ法、直流放電プラズマ法、ア
ーク放電プラズマジェット法、燃焼炎法などを挙げるこ
とができる。本発明において、多結晶ダイヤモンド膜の
厚さは、５０〜１００μｍであることが好ましく、７０
〜９０μｍであることがより好ましい。多結晶ダイヤモ
ンド膜の厚さが５０μｍ未満であると、膜の強度が低
く、クラックや剥離が生ずるなどツール作用面の耐久性
が不足し、十分なショット回数が得られないおそれがあ
る。膜の厚さが５０μｍ以上であれば、ダイヤモンドの
熱伝導性の良さや、焼結法によるダイヤモンド膜よりも
ＣＶＤ法による多結晶ダイヤモンド膜の方が純度が高い
という特色をより有効に利用することができる。多結晶
ダイヤモンド膜の厚さは、通常は１００μｍ以下で十分
な性能を有し、厚さが１００μｍを超えても、ボンディ
ングツールは多結晶ダイヤモンド膜の厚さの増加に見合
っては長寿命化しない上に、多結晶ダイヤモンド膜とＣ
ＢＮ焼結体基板の熱膨張率の差に起因して、密着性が低
下するおそれがある。
【０００７】本発明においては、ＣＢＮ焼結体基板上
に、多結晶ダイヤモンド膜を析出させて被覆したのち、
多結晶ダイヤモンド膜の表面を研磨する。多結晶ダイヤ
モンド膜の表面研磨の方法には特に制限はなく、例え
ば、乾式のラップ機により研磨することができる。多結
晶ダイヤモンド膜の表面の研磨により、膜表面の面粗さ
Ｒmaxを０.１μｍ以下とすることが好ましい。膜表面の
表面粗さＲmaxを０.１μｍ以下とすることにより、イン
ナーリードの接合を均一な加熱により行うことができ
る。本発明においては、多結晶ダイヤモンド膜の表面の
研磨を終えたのち、ツール先端部をシャンクにろう付け
する。上記の研磨は、ろう付け後に行うこともできる。
シャンクとツール先端部をろう付けするためのろう材に
は特に制限はなく、例えば、金ろう、銀ろう、パラジウ
ムろう、銅ろう、黄銅ろう、りん銅ろう、ニッケルろ
う、アルミニウム合金ろうなどを挙げることができる。
これらの中で、銀ベースのろう材にＴｉ、Ｔａなどを添
加した活性銀ろうを特に好適に使用することができる。
ろう付け後に、使用される温度域（例えば４００〜６０
０℃）で作用表面の平坦度が１μｍ以下となるように、
ラップ加工を行うことが好ましい。
に、多結晶ダイヤモンド膜を析出させて被覆したのち、
多結晶ダイヤモンド膜の表面を研磨する。多結晶ダイヤ
モンド膜の表面研磨の方法には特に制限はなく、例え
ば、乾式のラップ機により研磨することができる。多結
晶ダイヤモンド膜の表面の研磨により、膜表面の面粗さ
Ｒmaxを０.１μｍ以下とすることが好ましい。膜表面の
表面粗さＲmaxを０.１μｍ以下とすることにより、イン
ナーリードの接合を均一な加熱により行うことができ
る。本発明においては、多結晶ダイヤモンド膜の表面の
研磨を終えたのち、ツール先端部をシャンクにろう付け
する。上記の研磨は、ろう付け後に行うこともできる。
シャンクとツール先端部をろう付けするためのろう材に
は特に制限はなく、例えば、金ろう、銀ろう、パラジウ
ムろう、銅ろう、黄銅ろう、りん銅ろう、ニッケルろ
う、アルミニウム合金ろうなどを挙げることができる。
これらの中で、銀ベースのろう材にＴｉ、Ｔａなどを添
加した活性銀ろうを特に好適に使用することができる。
ろう付け後に、使用される温度域（例えば４００〜６０
０℃）で作用表面の平坦度が１μｍ以下となるように、
ラップ加工を行うことが好ましい。
【０００８】図２は、本発明のボンディングツールの一
態様の斜視図である。本図のボンディングツールは、Ｃ
ＢＮ焼結体基板１１の上に、ＣＶＤ法により析出した多
結晶ダイヤモンド膜１２が形成されたツール先端部が、
ろう材１３によりシャンク１４にろう付けされている。
本発明のボンディングツールのツール先端部の基板はＣ
ＢＮ焼結体であり、ＣＢＮ焼結体の硬度Ｈｖは３,００
０〜４,５００と軟らかいので、ダイヤモンド焼結体に
比べて加工性が良好であり、容易に大量生産することが
できる。また、ＣＢＮ焼結体は熱伝導性がよいために、
ボンディング作業の効率が向上する。ＣＢＮ焼結体の結
合材が、ほう化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化
アルミニウム、炭化チタン、窒化チタン、炭窒化チタ
ン、炭化ハフニウム、窒化タンタル又は炭化タングステ
ンであるとき、これらの結合材は基板と多結晶ダイヤモ
ンドの密着性を阻害しないので、多結晶ダイヤモンド膜
と基板の密着性が向上する。また、ＣＢＮの微粒は、多
結晶ダイヤモンドと強固に接着するため、ダイヤモンド
膜と基板の密着性が一層向上する。さらに、ＣＢＮ焼結
体は耐摩耗性に優れているので、タングステンワイヤー
ブラシ等でツールクリーニングを行ってもツール先端
部、特にその側面部が損耗せず、ボンディングツールの
寿命が延びる。
態様の斜視図である。本図のボンディングツールは、Ｃ
ＢＮ焼結体基板１１の上に、ＣＶＤ法により析出した多
結晶ダイヤモンド膜１２が形成されたツール先端部が、
ろう材１３によりシャンク１４にろう付けされている。
本発明のボンディングツールのツール先端部の基板はＣ
ＢＮ焼結体であり、ＣＢＮ焼結体の硬度Ｈｖは３,００
０〜４,５００と軟らかいので、ダイヤモンド焼結体に
比べて加工性が良好であり、容易に大量生産することが
できる。また、ＣＢＮ焼結体は熱伝導性がよいために、
ボンディング作業の効率が向上する。ＣＢＮ焼結体の結
合材が、ほう化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化
アルミニウム、炭化チタン、窒化チタン、炭窒化チタ
ン、炭化ハフニウム、窒化タンタル又は炭化タングステ
ンであるとき、これらの結合材は基板と多結晶ダイヤモ
ンドの密着性を阻害しないので、多結晶ダイヤモンド膜
と基板の密着性が向上する。また、ＣＢＮの微粒は、多
結晶ダイヤモンドと強固に接着するため、ダイヤモンド
膜と基板の密着性が一層向上する。さらに、ＣＢＮ焼結
体は耐摩耗性に優れているので、タングステンワイヤー
ブラシ等でツールクリーニングを行ってもツール先端
部、特にその側面部が損耗せず、ボンディングツールの
寿命が延びる。
【０００９】
【実施例】以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細
に説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限
定されるものではない。 実施例１ ＣＢＮ９０容量％及び結合材としてのＡｌＮ１０容量％
からなる厚さ４mm、寸法２mm×１８mmのＣＢＮ焼結体基
板を９００℃に加熱し、５０Torrの減圧下にメタン０.
８容量％、水素９９.２容量％の混合気体を導入し、ホ
ットフィラメント法により４０時間ダイヤモンドの気相
合成を行い、基板上に厚さ８０μｍの多結晶ダイヤモン
ド膜を形成し、さらにスカイフ研磨を行って、ツール先
端部を得た。このツール先端部を、オーステナイト系低
熱膨張率鋳鉄［(株)榎本鋳工所、ＣＮ−５］製のシャン
クに活性銀ろうを用いてろう付けし、ツール作用面寸法
を、０.８mm×１７.５mmに研磨して、ボンディングツー
ルを得た。このボンディングツールをボンダに取り付
け、ツールの温度を５２０℃に保ち、加熱ステージに対
して、ツール荷重５kg、加圧サイクル３０回／分で、５
０ショットに１回の割合でタングステンワイヤブラシを
用いたクリーニングを行いながら、１００万回のショッ
トテストを行った。テスト終了後のツール作用面を、微
分干渉顕微鏡を用いて観察したところ、表面状態に異常
は認められなかった。 実施例２ 焼結体基板として、ＣＢＮ８０容量％及び結合材として
のＴｉＣＮ２０容量％からなるＣＢＮ焼結体を用いた以
外は、実施例１と同じ操作を繰り返した。１００万回の
ショットテスト終了後のツール作用面を、微分干渉顕微
鏡を用いて観察したところ、表面状態に異常は認められ
なかった。 実施例３ 焼結体基板として、ＣＢＮ９０容量％及び結合材として
の（ＡｌＢ2＋ＡｌＮ）１０容量％からなるＣＢＮ焼結
体を用いた以外は、実施例１と同じ操作を繰り返した。
１００万回のショットテスト終了後のツール作用面を、
微分干渉顕微鏡を用いて観察したところ、表面状態に異
常は認められなかった。 実施例４ 焼結体基板として、ＣＢＮ６０容量％及び結合材として
の（Ａｌ2Ｏ3＋ＴｉＣ）４０容量％からなるＣＢＮ焼結
体を用いた以外は、実施例１と同じ操作を繰り返した。
１００万回のショットテスト終了後のツール作用面を、
微分干渉顕微鏡を用いて観察したところ、表面状態に異
常は認められなかった。 実施例５ 焼結体基板として、ＣＢＮ６０容量％及び結合材として
のＴｉＣ４０容量％からなるＣＢＮ焼結体を用いた以外
は、実施例１と同じ操作を繰り返した。１００万回のシ
ョットテスト終了後のツール作用面を、微分干渉顕微鏡
を用いて観察したところ、表面状態に異常は認められな
かった。 実施例６ 焼結体基板として、ＣＢＮ６０容量％及び結合材として
のＴｉＮ４０容量％からなるＣＢＮ焼結体を用いた以外
は、実施例１と同じ操作を繰り返した。１００万回のシ
ョットテスト終了後のツール作用面を、微分干渉顕微鏡
を用いて観察したところ、表面状態に異常は認められな
かった。 実施例７ 焼結体基板として、ＣＢＮ７０容量％及び結合材として
のＨｆＣ３０容量％からなるＣＢＮ焼結体を用いた以外
は、実施例１と同じ操作を繰り返した。１００万回のシ
ョットテスト終了後のツール作用面を、微分干渉顕微鏡
を用いて観察したところ、表面状態に異常は認められな
かった。 実施例８ 焼結体基板として、ＣＢＮ８０容量％及び結合材として
のＴａＮ２０容量％からなるＣＢＮ焼結体を用いた以外
は、実施例１と同じ操作を繰り返した。１００万回のシ
ョットテスト終了後のツール作用面を、微分干渉顕微鏡
を用いて観察したところ、表面状態に異常は認められな
かった。 実施例９ 焼結体基板として、ＣＢＮ９０容量％及び結合材として
の（ＷＣ＋Ｃｏ）１０容量％からなるＣＢＮ焼結体を用
いた以外は、実施例１と同じ操作を繰り返した。１００
万回のショットテスト終了後のツール作用面を、微分干
渉顕微鏡を用いて観察したところ、表面状態に異常は認
められなかった。 実施例１０ 焼結体基板として、結合材を含まないＣＢＮのみからな
るＣＢＮ焼結体を用いた以外は、実施例１と同じ操作を
繰り返した。１００万回のショットテスト終了後のツー
ル作用面を、微分干渉顕微鏡を用いて観察したところ、
表面状態に異常は認められなかった。 比較例１ 焼結体基板として、ＳｉＣ焼結体を用いた以外は、実施
例１と同じ操作を繰り返した。１００万回のショットテ
スト終了後のツール作用面を、微分干渉顕微鏡を用いて
観察したところ、基板が摩耗し、多結晶ダイヤモンド膜
が割れ、脱落していた。 比較例２ ダイヤモンド８０容量％及び結合材としてのＣｏ２０容
量％からなる厚さ４mm、寸法２mm×１０mmのダイヤモン
ド焼結体基板を９００℃に加熱し、５０Torrの減圧下に
メタン０.８容量％、水素９９.２容量％の混合気体を導
入し、ホットフィラメント法により４０時間ダイヤモン
ドの気相合成を行い、基板上に厚さ８０μｍの多結晶ダ
イヤモンド膜を形成し、さらにスカイフ研磨を行った
が、多結晶ダイヤモンド膜が割れ、ツール先端部を作製
することができなかった。 比較例３ 焼結体基板として、ダイヤモンド８０容量％及び結合材
としてのＳｉＣ２０容量％からなるダイヤモンド焼結体
を用いた以外は、実施例１と同じ操作を繰り返した。ろ
う付け後に、ツール作用面寸法を、０.８mm×１７.５mm
に研磨する作業は、高硬度の為に極めて加工時間が長
く、実施例１の５倍を要した。１００万回のショットテ
スト終了後のツール作用面を、微分干渉顕微鏡を用いて
観察したところ、微小なクラックが発生していた。実施
例１〜１０及び比較例１〜３の結果を、第１表に示す。
に説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限
定されるものではない。 実施例１ ＣＢＮ９０容量％及び結合材としてのＡｌＮ１０容量％
からなる厚さ４mm、寸法２mm×１８mmのＣＢＮ焼結体基
板を９００℃に加熱し、５０Torrの減圧下にメタン０.
８容量％、水素９９.２容量％の混合気体を導入し、ホ
ットフィラメント法により４０時間ダイヤモンドの気相
合成を行い、基板上に厚さ８０μｍの多結晶ダイヤモン
ド膜を形成し、さらにスカイフ研磨を行って、ツール先
端部を得た。このツール先端部を、オーステナイト系低
熱膨張率鋳鉄［(株)榎本鋳工所、ＣＮ−５］製のシャン
クに活性銀ろうを用いてろう付けし、ツール作用面寸法
を、０.８mm×１７.５mmに研磨して、ボンディングツー
ルを得た。このボンディングツールをボンダに取り付
け、ツールの温度を５２０℃に保ち、加熱ステージに対
して、ツール荷重５kg、加圧サイクル３０回／分で、５
０ショットに１回の割合でタングステンワイヤブラシを
用いたクリーニングを行いながら、１００万回のショッ
トテストを行った。テスト終了後のツール作用面を、微
分干渉顕微鏡を用いて観察したところ、表面状態に異常
は認められなかった。 実施例２ 焼結体基板として、ＣＢＮ８０容量％及び結合材として
のＴｉＣＮ２０容量％からなるＣＢＮ焼結体を用いた以
外は、実施例１と同じ操作を繰り返した。１００万回の
ショットテスト終了後のツール作用面を、微分干渉顕微
鏡を用いて観察したところ、表面状態に異常は認められ
なかった。 実施例３ 焼結体基板として、ＣＢＮ９０容量％及び結合材として
の（ＡｌＢ2＋ＡｌＮ）１０容量％からなるＣＢＮ焼結
体を用いた以外は、実施例１と同じ操作を繰り返した。
１００万回のショットテスト終了後のツール作用面を、
微分干渉顕微鏡を用いて観察したところ、表面状態に異
常は認められなかった。 実施例４ 焼結体基板として、ＣＢＮ６０容量％及び結合材として
の（Ａｌ2Ｏ3＋ＴｉＣ）４０容量％からなるＣＢＮ焼結
体を用いた以外は、実施例１と同じ操作を繰り返した。
１００万回のショットテスト終了後のツール作用面を、
微分干渉顕微鏡を用いて観察したところ、表面状態に異
常は認められなかった。 実施例５ 焼結体基板として、ＣＢＮ６０容量％及び結合材として
のＴｉＣ４０容量％からなるＣＢＮ焼結体を用いた以外
は、実施例１と同じ操作を繰り返した。１００万回のシ
ョットテスト終了後のツール作用面を、微分干渉顕微鏡
を用いて観察したところ、表面状態に異常は認められな
かった。 実施例６ 焼結体基板として、ＣＢＮ６０容量％及び結合材として
のＴｉＮ４０容量％からなるＣＢＮ焼結体を用いた以外
は、実施例１と同じ操作を繰り返した。１００万回のシ
ョットテスト終了後のツール作用面を、微分干渉顕微鏡
を用いて観察したところ、表面状態に異常は認められな
かった。 実施例７ 焼結体基板として、ＣＢＮ７０容量％及び結合材として
のＨｆＣ３０容量％からなるＣＢＮ焼結体を用いた以外
は、実施例１と同じ操作を繰り返した。１００万回のシ
ョットテスト終了後のツール作用面を、微分干渉顕微鏡
を用いて観察したところ、表面状態に異常は認められな
かった。 実施例８ 焼結体基板として、ＣＢＮ８０容量％及び結合材として
のＴａＮ２０容量％からなるＣＢＮ焼結体を用いた以外
は、実施例１と同じ操作を繰り返した。１００万回のシ
ョットテスト終了後のツール作用面を、微分干渉顕微鏡
を用いて観察したところ、表面状態に異常は認められな
かった。 実施例９ 焼結体基板として、ＣＢＮ９０容量％及び結合材として
の（ＷＣ＋Ｃｏ）１０容量％からなるＣＢＮ焼結体を用
いた以外は、実施例１と同じ操作を繰り返した。１００
万回のショットテスト終了後のツール作用面を、微分干
渉顕微鏡を用いて観察したところ、表面状態に異常は認
められなかった。 実施例１０ 焼結体基板として、結合材を含まないＣＢＮのみからな
るＣＢＮ焼結体を用いた以外は、実施例１と同じ操作を
繰り返した。１００万回のショットテスト終了後のツー
ル作用面を、微分干渉顕微鏡を用いて観察したところ、
表面状態に異常は認められなかった。 比較例１ 焼結体基板として、ＳｉＣ焼結体を用いた以外は、実施
例１と同じ操作を繰り返した。１００万回のショットテ
スト終了後のツール作用面を、微分干渉顕微鏡を用いて
観察したところ、基板が摩耗し、多結晶ダイヤモンド膜
が割れ、脱落していた。 比較例２ ダイヤモンド８０容量％及び結合材としてのＣｏ２０容
量％からなる厚さ４mm、寸法２mm×１０mmのダイヤモン
ド焼結体基板を９００℃に加熱し、５０Torrの減圧下に
メタン０.８容量％、水素９９.２容量％の混合気体を導
入し、ホットフィラメント法により４０時間ダイヤモン
ドの気相合成を行い、基板上に厚さ８０μｍの多結晶ダ
イヤモンド膜を形成し、さらにスカイフ研磨を行った
が、多結晶ダイヤモンド膜が割れ、ツール先端部を作製
することができなかった。 比較例３ 焼結体基板として、ダイヤモンド８０容量％及び結合材
としてのＳｉＣ２０容量％からなるダイヤモンド焼結体
を用いた以外は、実施例１と同じ操作を繰り返した。ろ
う付け後に、ツール作用面寸法を、０.８mm×１７.５mm
に研磨する作業は、高硬度の為に極めて加工時間が長
く、実施例１の５倍を要した。１００万回のショットテ
スト終了後のツール作用面を、微分干渉顕微鏡を用いて
観察したところ、微小なクラックが発生していた。実施
例１〜１０及び比較例１〜３の結果を、第１表に示す。
【００１０】
【表１】
【００１１】第１表の結果から、ＣＢＮ焼結体基板上
に、ＣＶＤ法により析出した多結晶ダイヤモンド膜が形
成されてなるツール先端部を有する実施例１〜１０のボ
ンディングツールは、１００万回のショットテスト後も
ツール作用面の表面状態に異常は認められず、本発明の
ボンディングツールは、基板と多結晶ダイヤモンド膜と
の密着力と、ツールヘッド材の側面の耐摩耗性に優れ、
長寿命であることがわかる。これに対して、ＳｉＣ焼結
体基板を用いた比較例１においては、１００万回のショ
ットテスト後には、基板が摩耗し、多結晶ダイヤモンド
膜が割れて脱落し、このボンディングツールは短寿命で
あった。また、Ｃｏを結合材とするダイヤモンド焼結体
基板を用いた比較例２においては、多結晶ダイヤモンド
膜が割れ、完成品を得ることができなかった。ＳｉＣを
結合材とするダイヤモンド焼結体基板を用いた比較例３
においては、１００万回のショットテスト後には多結晶
ダイヤモンド膜に微小なクラックが発生し、このボンデ
ィングツールも寿命が短かった。
に、ＣＶＤ法により析出した多結晶ダイヤモンド膜が形
成されてなるツール先端部を有する実施例１〜１０のボ
ンディングツールは、１００万回のショットテスト後も
ツール作用面の表面状態に異常は認められず、本発明の
ボンディングツールは、基板と多結晶ダイヤモンド膜と
の密着力と、ツールヘッド材の側面の耐摩耗性に優れ、
長寿命であることがわかる。これに対して、ＳｉＣ焼結
体基板を用いた比較例１においては、１００万回のショ
ットテスト後には、基板が摩耗し、多結晶ダイヤモンド
膜が割れて脱落し、このボンディングツールは短寿命で
あった。また、Ｃｏを結合材とするダイヤモンド焼結体
基板を用いた比較例２においては、多結晶ダイヤモンド
膜が割れ、完成品を得ることができなかった。ＳｉＣを
結合材とするダイヤモンド焼結体基板を用いた比較例３
においては、１００万回のショットテスト後には多結晶
ダイヤモンド膜に微小なクラックが発生し、このボンデ
ィングツールも寿命が短かった。
【００１２】
【発明の効果】本発明のボンディングツールは、ＣＢＮ
焼結体を基板とするので、基板の加工性が良好であり、
量産に適している。また、ＣＢＮ焼結体は熱伝導率が大
きいので、ボンディング作業の効率が向上する。本発明
のボンディングツールは、多結晶ダイヤモンド膜と基板
の密着性に優れ、ツール先端部のクリーニングによって
もその表面及び側面の摩耗が少なく、長寿命である。
焼結体を基板とするので、基板の加工性が良好であり、
量産に適している。また、ＣＢＮ焼結体は熱伝導率が大
きいので、ボンディング作業の効率が向上する。本発明
のボンディングツールは、多結晶ダイヤモンド膜と基板
の密着性に優れ、ツール先端部のクリーニングによって
もその表面及び側面の摩耗が少なく、長寿命である。
【図１】図１は、ＴＡＢ工程の説明図である。
【図２】図２は、本発明のボンディングツールの一態様
の斜視図である。
の斜視図である。
１ 加熱ステージ ２ 熱絶縁体 ３ チップガイド ４ チップ ５ インナーリード ６ フィルムキャリヤ ７ テープガイド ８ 電極 ９ ボンディングツール １０ 加圧シリンダ １１ ＣＢＮ焼結体基板 １２ 多結晶ダイヤモンド膜 １３ ろう材 １４ シャンク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/60
Claims (1)
- 【請求項１】６０容量％以上のＣＢＮと４０容量％以下
の結合材からなり、該結合材が、ほう化アルミニウム、
窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、炭化チタン、窒
化チタン、炭窒化チタン、炭化ハフニウム、窒化タンタ
ル及び炭化タングステンからなる群より選ばれる１種又
は２種以上の材料であるＣＢＮ焼結体基板上に、ＣＶＤ
法により析出した厚さが５０μｍを超えて、１００μｍ
以下の多結晶ダイヤモンド膜が形成されてなるツール先
端部を有することを特徴とするボンディングツール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17901797A JP3299694B2 (ja) | 1997-06-19 | 1997-06-19 | ボンディングツール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17901797A JP3299694B2 (ja) | 1997-06-19 | 1997-06-19 | ボンディングツール |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1116953A JPH1116953A (ja) | 1999-01-22 |
| JP3299694B2 true JP3299694B2 (ja) | 2002-07-08 |
Family
ID=16058666
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17901797A Expired - Fee Related JP3299694B2 (ja) | 1997-06-19 | 1997-06-19 | ボンディングツール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3299694B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108735617A (zh) * | 2017-04-20 | 2018-11-02 | 中国砂轮企业股份有限公司 | 打线工具 |
-
1997
- 1997-06-19 JP JP17901797A patent/JP3299694B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1116953A (ja) | 1999-01-22 |
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