JP3299694B2 - Bonding tool - Google Patents
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Description
【0001】[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。[0001] The present invention relates to a bonding tool. More specifically, the present invention provides good adhesion between the polycrystalline diamond film constituting the tool working surface and the substrate, excellent abrasion resistance on the side surface of the tool tip member, and generation of cracks and peeling in the polycrystalline diamond film. No TAB
The present invention relates to a bonding tool for a (Tape Automated Bonding) process.
【0002】[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。2. Description of the Related Art In a TAB process, electrodes of an LSI chip and leads of a film carrier are connected. FIG.
FIG. 4 is an explanatory view of a TAB step. On the thermal insulator 2 on the heating stage 1, the film carrier 6 having the inner lead 5 is moved via the tape guide 7 to the chip 4 positioned by the chip guide 3, and the position of the inner lead and the electrode 8 are brought to coincide. In this state, the heated bonding tool 9 is pressed down by the pressing cylinder 10 to press the inner lead against the electrode, and to form an Au-Sn eutectic alloy between the inner lead and the electrode, or Is bonded to the inner lead by thermocompression bonding. In order to perform good TAB, it is important to maintain the uniformity of the height of the electrode, and also to ensure the flatness of the working surface of the bonding tool, the wear resistance, and the uniform temperature distribution. As a material for the working surface of the bonding tool, a polycrystalline diamond film having excellent wear resistance and high thermal conductivity has been developed. For example, Japanese Patent Publication No. 7-66930 and Japanese Patent No. 25209
No. 71 discloses Si or Si 3 N 4 , SiC or A
There has been proposed a bonding tool having a tool tip in which a polycrystalline diamond is precipitated by a vapor phase synthesis method using a sintered body mainly composed of 1N as a base. However, in the TAB process, when the adhered material adhering to the tip of the tool is cleaned using a tungsten wire brush or the like, the surface and the side of the tip of the tool are worn. There is a problem that the diamond film is cracked or dropped, and the lead and the electrode cannot be joined. In particular, when a substrate made of a SiC sintered body and / or a vapor-phase synthesized SiC is used, as the cleaning for removing the metal oxide attached to the tip of the tool is repeated, only the substrate is worn, and cracks in the polycrystalline diamond film occur. And peeling easily. Japanese Patent No. 2590113 proposes a bonding tool having a tool tip in which polycrystalline diamond is deposited on a base material made of a diamond sintered body by a vapor phase synthesis method. However, the diamond sintered body has a problem that the hardness is as high as Hv 8,000 to 10,000 and it takes time and labor to process. Also, Co is often used as a binder for the diamond sintered body,
Since Co prevents the adhesion between the polycrystalline diamond film and the diamond sintered body, there is a problem that the polycrystalline diamond film at the tip of the tool is easily cracked or peeled off. Therefore, there is a need for a long-life bonding tool that does not wear the side surfaces of the substrate, has good adhesion of the polycrystalline diamond film, and can be used stably without cracking or peeling.
【0003】[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。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a polycrystalline diamond film which has good adhesion between a polycrystalline diamond film constituting a tool working surface and a substrate, has excellent abrasion resistance on the side surface of a tool tip member, TAB without cracking or peeling
The purpose of the present invention is to provide a bonding tool for a process.
【0004】[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。Means for Solving the Problems The present inventor has conducted intensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, a CBN sintered body has
As a substrate on which a polycrystalline diamond film is deposited by the CVD method, it has been found that the polycrystalline diamond film has excellent adhesion to the polycrystalline diamond film and excellent abrasion resistance on the side surfaces. Based on this finding, the present invention has been completed. That is, the present invention provides: (1) 60 volume% or more of CBN and 40 volume% or less of a binder, wherein the binder is aluminum boride, aluminum nitride, aluminum oxide, titanium carbide, titanium nitride, titanium carbonitride. , A thickness of more than 100 μm and less than 50 μm deposited on a CBN sintered body substrate which is one or more materials selected from the group consisting of hafnium carbide, tantalum nitride and tungsten carbide. A bonding tool having a tool tip on which a crystalline diamond film is formed. Further, as preferred embodiments of the present invention, (2) the bonding tool according to (1), wherein the CBN content of the CBN sintered body is 50% by volume or more; and (3) the surface roughness of the polycrystalline diamond film Rmax is 0.1
The bonding tool according to item (1), which is not more than μm, may be mentioned.
【0005】[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。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The bonding tool of the present invention
A polycrystalline diamond film deposited by a CVD method on a CBN sintered body substrate is formed. The CBN sintered body substrate used in the present invention is obtained by using a laser or the like from a CBN sintered body obtained by sintering CBN fine particles together with fine powder of a binder or under a high-temperature, high-pressure condition without adding a binder. It can be obtained by processing. The CBN content in the CBN sintered body used in the present invention is preferably 50% by volume or more, and more preferably 60% by volume or more. When the CBN content in the CBN sintered body is 50% by volume or more, the CBN particles are directly bonded to each other, and have excellent mechanical strength and heat resistance. In the present invention, the binder of the CBN sintered body is aluminum boride AlB 2 , aluminum nitride AlN, aluminum oxide Al 2 O 3 , titanium carbide TiC, titanium nitride TiN,
It is preferable to use titanium carbonitride TiCN, hafnium carbide HfC, tantalum nitride TaN, or tungsten carbide WC. One of these binders can be used alone, or two or more can be used in combination.
【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。In the present invention, a polycrystalline diamond film is formed on a CBN sintered body substrate by a CVD method.
The CVD method for forming a polycrystalline diamond film is not particularly limited, and examples thereof include a hot filament method, a microwave plasma method, a high-frequency plasma method, a DC discharge plasma method, an arc discharge plasma jet method, and a combustion flame method. it can. In the present invention, the thickness of the polycrystalline diamond film is preferably 50 to 100 μm.
More preferably, it is 90 μm. If the thickness of the polycrystalline diamond film is less than 50 μm, the strength of the film is low, the durability of the tool working surface such as cracks and peeling is insufficient, and a sufficient number of shots may not be obtained. If the thickness of the film is 50 μm or more, it should make more effective use of the good thermal conductivity of diamond and the feature that the polycrystalline diamond film formed by the CVD method has higher purity than the diamond film formed by the sintering method. Can be. The thickness of the polycrystalline diamond film is generally 100 μm or less and has sufficient performance. Even if the thickness exceeds 100 μm, the bonding tool does not have a long life corresponding to the increase in the thickness of the polycrystalline diamond film. On top, a polycrystalline diamond film and C
Due to the difference in the coefficient of thermal expansion of the BN sintered body substrate, there is a possibility that the adhesion is reduced.
【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。In the present invention, after depositing and coating a polycrystalline diamond film on a CBN sintered body substrate,
Polish the surface of the polycrystalline diamond film. There is no particular limitation on the method of polishing the surface of the polycrystalline diamond film. For example, the surface can be polished by a dry lapping machine. It is preferable that the surface roughness Rmax of the film surface is reduced to 0.1 μm or less by polishing the surface of the polycrystalline diamond film. By setting the surface roughness Rmax of the film surface to 0.1 μm or less, bonding of the inner leads can be performed by uniform heating. In the present invention, after the polishing of the surface of the polycrystalline diamond film is completed, the tip of the tool is brazed to a shank. The above polishing can also be performed after brazing.
There is no particular limitation on the brazing material for brazing the shank and the tool tip, and examples thereof include gold brazing, silver brazing, palladium brazing, copper brazing, brass brazing, phosphor copper brazing, nickel brazing, and aluminum alloy brazing. be able to.
Among them, an active silver braze in which Ti, Ta, or the like is added to a silver-based brazing material can be particularly preferably used.
After brazing, the temperature range to be used (for example, 400 to 60)
0 ° C.) so that the flatness of the working surface is 1 μm or less,
Preferably, lapping is performed.
【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。FIG. 2 is a perspective view of one embodiment of the bonding tool of the present invention. The bonding tool in this figure is C
A tool tip having a polycrystalline diamond film 12 deposited by a CVD method on a BN sintered body substrate 11 is
It is brazed to the shank 14 by the brazing material 13.
The substrate at the tool tip of the bonding tool of the present invention is C
It is a BN sintered body, and the hardness Hv of the CBN sintered body is 3,000
Since it is as soft as 0 to 4,500, it has good workability as compared with a diamond sintered body and can be easily mass-produced. Also, since the CBN sintered body has good thermal conductivity,
The efficiency of the bonding operation is improved. When the binder of the CBN sintered body is aluminum boride, aluminum nitride, aluminum oxide, titanium carbide, titanium nitride, titanium carbonitride, hafnium carbide, tantalum nitride, or tungsten carbide, these binders are combined with the substrate and polycrystalline. Since the adhesion of diamond is not hindered, the adhesion between the polycrystalline diamond film and the substrate is improved. In addition, since the fine particles of CBN strongly adhere to polycrystalline diamond, the adhesion between the diamond film and the substrate is further improved. Further, since the CBN sintered body is excellent in wear resistance, even if tool cleaning is performed with a tungsten wire brush or the like, the tool tip, particularly the side face thereof, is not worn, and the life of the bonding tool is extended.
【0009】[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。EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to the following Examples, which should not be construed as limiting the present invention. Example 1 90% by volume of CBN and 10% by volume of AlN as a binder
A CBN sintered body substrate having a thickness of 4 mm and a size of 2 mm × 18 mm was heated to 900 ° C., and methane was removed under reduced pressure of 50 Torr.
A gaseous mixture of 8% by volume and 99.2% by volume of hydrogen was introduced, diamond gas phase synthesis was performed for 40 hours by a hot filament method, a polycrystalline diamond film having a thickness of 80 μm was formed on a substrate, and further skiff polishing was performed. Going to get the tool tip. The tool tip was brazed to a shank made of austenitic low-thermal-expansion cast iron [Enomoto Casting Co., Ltd., CN-5] using activated silver brazing, and the tool working surface dimension was set to 0.8 mm × 17. It was polished to 0.5 mm to obtain a bonding tool. This bonding tool was attached to a bonder, the temperature of the tool was maintained at 520 ° C., and the heating stage was loaded with a tool load of 5 kg and a pressure cycle of 30 times / min.
One million shot tests were performed while performing cleaning using a tungsten wire brush once every 0 shots. When the working surface of the tool after completion of the test was observed using a differential interference microscope, no abnormality was found in the surface state. Example 2 The same operation as in Example 1 was repeated, except that a CBN sintered body composed of 80% by volume of CBN and 20% by volume of TiCN as a binder was used as a sintered body substrate. The working surface of the tool after 1 million shot tests was observed using a differential interference microscope, and no abnormality was found in the surface state. Example 3 The same operation as in Example 1 was repeated, except that a CBN sintered body composed of 90% by volume of CBN and 10% by volume of (AlB 2 + AlN) as a binder was used as a sintered body substrate.
After 1 million shot tests,
Observation using a differential interference microscope revealed no abnormality in the surface state. Example 4 The same operation as in Example 1 was repeated, except that a CBN sintered body composed of 60% by volume of CBN and 40% by volume of (Al 2 O 3 + TiC) as a binder was used as a sintered body substrate.
After 1 million shot tests,
Observation using a differential interference microscope revealed no abnormality in the surface state. Example 5 The same operation as in Example 1 was repeated, except that a CBN sintered body composed of 60% by volume of CBN and 40% by volume of TiC as a binder was used as a sintered body substrate. The working surface of the tool after 1 million shot tests was observed using a differential interference microscope, and no abnormality was found in the surface state. Example 6 The same operation as in Example 1 was repeated, except that a CBN sintered body composed of 60% by volume of CBN and 40% by volume of TiN as a binder was used as a sintered body substrate. The working surface of the tool after 1 million shot tests was observed using a differential interference microscope, and no abnormality was found in the surface state. Example 7 The same operation as in Example 1 was repeated, except that a CBN sintered body composed of 70% by volume of CBN and 30% by volume of HfC as a binder was used as a sintered body substrate. The working surface of the tool after 1 million shot tests was observed using a differential interference microscope, and no abnormality was found in the surface state. Example 8 The same operation as in Example 1 was repeated, except that a CBN sintered body composed of 80% by volume of CBN and 20% by volume of TaN as a binder was used as a sintered body substrate. The working surface of the tool after 1 million shot tests was observed using a differential interference microscope, and no abnormality was found in the surface state. Example 9 The same operation as in Example 1 was repeated except that a CBN sintered body composed of 90% by volume of CBN and 10% by volume of (WC + Co) as a binder was used as a sintered body substrate. 100
When the working surface of the tool after 10,000 shot tests was observed using a differential interference microscope, no abnormality was found in the surface condition. Example 10 The same operation as in Example 1 was repeated, except that a CBN sintered body consisting of only CBN containing no binder was used as the sintered body substrate. After observing the tool working surface after 1 million shot tests using a differential interference microscope,
No abnormality was found in the surface condition. Comparative Example 1 The same operation as in Example 1 was repeated except that a SiC sintered body was used as a sintered body substrate. The working surface of the tool after 1 million shot tests was observed using a differential interference microscope. As a result, the substrate was worn, and the polycrystalline diamond film was broken and dropped. Comparative Example 2 A diamond sintered body substrate having a thickness of 4 mm, a size of 2 mm × 10 mm and a volume of 80% by volume of diamond and 20% by volume of Co as a binder was heated to 900 ° C., and 0.8% by volume of methane was obtained under reduced pressure of 50 Torr. A gaseous mixture of 99.2% by volume of hydrogen was introduced, diamond gas phase synthesis was performed for 40 hours by a hot filament method, a polycrystalline diamond film having a thickness of 80 μm was formed on the substrate, and further skiff polishing was performed. The polycrystalline diamond film was cracked and the tool tip could not be made. Comparative Example 3 The same operation as in Example 1 was repeated, except that a diamond sintered body composed of 80% by volume of diamond and 20% by volume of SiC as a binder was used as a sintered body substrate. After brazing, the tool working surface dimension should be 0.8mm x 17.5mm
The polishing operation was extremely long due to the high hardness, and required five times as much as in Example 1. When the working surface of the tool after 1 million shot tests was completed was observed using a differential interference microscope, it was found that minute cracks had occurred. Table 1 shows the results of Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 3.
【0010】[0010]
【表1】 [Table 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。From the results in Table 1, it can be seen that the bonding tools of Examples 1 to 10 having a tool tip having a polycrystalline diamond film deposited by a CVD method on a CBN sintered body substrate had 1,000,000 cycles. No abnormalities were found in the surface condition of the tool working surface even after the shot test, and the bonding tool of the present invention has excellent adhesion between the substrate and the polycrystalline diamond film and excellent wear resistance on the side surface of the tool head material.
It can be seen that the life is long. On the other hand, in Comparative Example 1 using the SiC sintered substrate, after 1 million shot tests, the substrate was worn, the polycrystalline diamond film was cracked and dropped, and this bonding tool had a short life. there were. Further, in Comparative Example 2 using a diamond sintered body substrate using Co as a binder, the polycrystalline diamond film was broken and a finished product could not be obtained. Comparative Example 3 using a diamond sintered body substrate using SiC as a binder
In Example 1, after the 1 million shot tests, minute cracks occurred in the polycrystalline diamond film, and the life of this bonding tool was also short.
【0012】[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。The bonding tool according to the present invention has a CBN
Since the sintered body is used as the substrate, the workability of the substrate is good,
Suitable for mass production. Further, since the CBN sintered body has a high thermal conductivity, the efficiency of the bonding operation is improved. ADVANTAGE OF THE INVENTION The bonding tool of this invention is excellent in the adhesiveness of a polycrystalline diamond film and a board | substrate, the wear of the surface and the side surface is small even by cleaning of the front-end | tip part of a tool, and has a long life.
【図1】図1は、TAB工程の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a TAB step.
【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。FIG. 2 is a perspective view of one embodiment of the bonding tool of the present invention.
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 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heating stage 2 Thermal insulator 3 Chip guide 4 Chip 5 Inner lead 6 Film carrier 7 Tape guide 8 Electrode 9 Bonding tool 10 Pressure cylinder 11 CBN sintered substrate 12 Polycrystalline diamond film 13 Brazing material 14 Shank
───────────────────────────────────────────────────── 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 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/60
Claims (1)
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。 1. CBN of 60% by volume or more and 40% by volume or less
Consisting of aluminum boride,
Aluminum nitride, aluminum oxide, titanium carbide, nitride
Titanium nitride, titanium carbonitride, hafnium carbide, tantalum nitride
Or one selected from the group consisting of
Is a CVD method on a CBN sintered body substrate
The thickness deposited by the method exceeds 50 μm,
Tool tip with the following polycrystalline diamond film formed
A bonding tool having an end.
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