DE19835344A1 - Bondkapillare - Google Patents

Bondkapillare

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Bondkapillare aus keramischem Grundmaterial, insbesondere zur Durchführung des Ball-Wedge-Bondens, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundmaterial (10) der Bondkapillare (5) mit einer Schicht (11) aus der Gruppe der Hartstoffe (Nitrid, Karbid, Diamant) beschichtet wird, bevorzugt durch Aufdampfen einer Schicht (11) aus Titannitrid und eine nach diesem Verfahren hergestellte Bondkapillare (5) (Figur).

Description

Stand der Technik
Bondkapillaren bestehen allgemein aus keramischen Werkstoffen aber auch Mineralien oder Metallen und werden zum Ball-Wedge Bonden benutzt. Das Grundmaterial bestimmt durch seine Stoffeigenschaften in hohem Maß das Übertragungsverhalten der der Kapillare zugeführten Ultraschallenergie, die zusammen mit einer Auflagekraft der Bondkapillare die Drahtverformung an der kugelförmigen Spitze des Drahtes herstellt.
Die stoffspezifischen Eigenschaften führen dazu, daß von den Herstellern Bondkapillaren aus unterschiedlichen Materialien angeboten werden. Dabei ist es nachteilig, daß bestimmte Rauigkeiten nur mit bestimmten Stoffen erreicht werden, was mit einer eigentlich unerwünschten Veränderung der Ultraschall­ energie Übertragungseigenschaft verbunden ist.
Aufgaben und Vorteile der Erfindung
Es ist Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von für das Ball- Wedge-Bonden geeigneten Bondkapillaren aus einer Stoffzusammensetzung so zu ermöglichen, daß die Bondeigenschaften deutlich beeinflußbar sind, dabei jedoch die Ultraschallenergie Übertragungseigenschaften nicht wesent­ lich verändert werden.
Dadurch, daß erfindungsgemäß das aus Keramik bestehende Grundmaterial der Bondkapillare mit einer Hartstoffschicht beschichtet wird, werden unterschiedlich glatte Antihaftschichten erzielt, das Übertragungsverhalten der Bondkapillare für Ultraschallenergie jedoch nicht beeinflußt.
Besonders vorteilhaft ist eine Beschichtung des keramischen Grundmaterials mit Titannitrid, das bevorzugt aufgedampft wird. Verfahren zum Aufdampfen einer Titanverbindung zur Härtung der Oberfläche eines keramischen Materials sind an sich im Stand der Technik der Metallbearbeitung bekannt, sie werden jedoch allgemein zur Härtung der Oberfläche durchgeführt. Diese Erfindung zielt jedoch nicht auf die Härtung der Oberfläche sondern darauf ab, unterschiedliche Antihafteigenschaften insbesondere der inneren Oberfläche der Bondkapillare zu erzielen, wobei das Ultraschallenergieübertragungs­ verhalten unverändert bleiben soll.
Da somit die erfindungsgemäß hergestellte Bondkapillare in hohem Maß für das Ball-Wedge-Bonden geeignet ist, erreicht man dadurch ein besonders vorteilhaftes Bonden durch die Verwendung einer nach dem erfindungs­ gemäßen Verfahren hergestellten Bondkapillare.
Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der einzigen Zeichnungsfigur beschrieben. Die Figur zeigt im Schnitt eine die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Bondkapillare verwen­ dende Bondiervorrichtung zur Durchführung des Ball-Wedge-Bondens.
Bei der in der Figur gezeigten Bondiervorrichtung zum Ball-Wedge-Bonden, das auch Nail-Head-Bonden genannt wird, wird ein dünner Draht 1, z. B. ein Golddraht, der an seinem Ende eine kugelförmige Erweiterung 8 trägt, unter Druck (Pfeil 6) und gleichzeitiger Anwendung einer Ultraschallschwingung (Pfeil 4) auf einen Bondfleck 2 eines Substrats 3 gepreßt. Da der Durchmesser der Kugel 8 am Ende des Drahts 1 größer ist als die Öffnung 12 der Bondkapillare 5, kann der Bonddraht 1 von der Kapillare 5 auf den Bondfleck 2 unter Verformung der Kugel 8 gedrückt werden. Dabei wird mit TIP der Bereich bezeichnet, der den "Wedge" der Ball-Wedge-Bondverbindung herstellt.
Erfindungsgemäß werden gewünschte Rauhigkeits- oder Antihafteigenschaften dadurch erreicht, daß das keramische Grundmaterial 10 der Bondkapillare 5 mit einer Schicht 11 aus einem Hartmaterial beschichtet ist, so daß das Kapillarenmaterial nicht mit dem Bondmaterial in Berührung kommt. Diese Schicht 11 besteht bevorzugt aus Titannitrid, kann aber auch aus anderen Hartmaterialien bestehen, wie z. B. aus Karbiden, Diamant, etc.
Da bei der Bondkapillare 5 speziell die Antihafteigenschaften in ihrer Kapillarbohrung 7 ausschlaggebend sind, kann es ausreichen, die Kapillar­ bohrung 7 und dem TIP-Bereich mit der Titannitridschicht 11 zu beschichten (siehe die Bereiche mit doppelter Schraffur). Fertigungstechnisch ist es jedoch einfacher, den gesamten Keramikkörper 10 der Bondkapillare 5 mit der Titannitridschicht 11 zu beschichten. Die Beschichtung kann bevorzugt durch Aufdampfen von Titannitrid durch ein bekanntes Aufdampfverfahren durch­ geführt werden. Da solche Beschichtungen an sich aus der Metallbearbeitungs­ technik bekannt sind, werden sie hier nicht speziell beschrieben. Ihre Anwendung zur Erzielung einer gewünschten Rauhigkeit ohne merkliche Beeinflussung der Ultraschallenergieübertragungseigenschaft ist nicht bekannt.

Claims (8)

1. Verfahren zur Herstellung einer Bondkapillare aus keramischem Grundmaterial insbesondere zur Durchführung des Ball-Wedge-Bondens, dadurch gekennzeichnet, daß das keramische Grundmaterial (10) der Bondkapillare (5) mit einer Hartstoffschicht (11) beschichtet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartstoffschicht (11) aus Titannitrid besteht.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartstoffschicht (11) aufgedampft wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Bohrung (7) und der TiP-Bereich (TIP) der Bondkapillare (5) mit der Schicht aus der Titanverbindung beschichtet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Hartstoffschicht (11) der Bondkapillare (5) so aufgedampft wird, daß die Bondierungseigenschaften beeinflußt aber die Ultraschallüber­ tragungseigenschaften der Bondkapillare (5) nicht beeinflußt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß der TIP-Bereich (TIP) mit Nitriden oder Karbiden oder Diamant so beschichtet ist, daß das Kapillarenmaterial nicht mit dem Bondmaterial in Berührung kommt.
7. Bondkapillare, hergestellt mit dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
8. Bondierverfahren gekennzeichnet durch die Verwendung einer Bond­ kapillare (5) nach Anspruch 7.
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