JP2003068784A - ワイヤーボンディング用キャピラリー - Google Patents

ワイヤーボンディング用キャピラリー

Info

Publication number
JP2003068784A
JP2003068784A JP2001258375A JP2001258375A JP2003068784A JP 2003068784 A JP2003068784 A JP 2003068784A JP 2001258375 A JP2001258375 A JP 2001258375A JP 2001258375 A JP2001258375 A JP 2001258375A JP 2003068784 A JP2003068784 A JP 2003068784A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
capillary
alumina
tip portion
wire bonding
zirconia
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2001258375A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3566678B2 (ja
Inventor
Masao Ouchi
征夫 大内
Morio Miwa
盛夫 三輪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
Priority to JP2001258375A priority Critical patent/JP3566678B2/ja
Publication of JP2003068784A publication Critical patent/JP2003068784A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3566678B2 publication Critical patent/JP3566678B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • 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
    • H01L24/78—Apparatus for connecting with wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/4501—Shape
    • H01L2224/45012—Cross-sectional shape
    • H01L2224/45015—Cross-sectional shape being circular
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/45099—Material
    • H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/45144—Gold (Au) as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/78—Apparatus for connecting with wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/78—Apparatus for connecting with wire connectors
    • H01L2224/7825—Means for applying energy, e.g. heating means
    • H01L2224/783—Means for applying energy, e.g. heating means by means of pressure
    • H01L2224/78301—Capillary
    • H01L2224/78302—Shape
    • 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
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00014—Technical content checked by a classifier the subject-matter covered by the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group, being disclosed without further technical details
    • 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
    • H01L2924/01004—Beryllium [Be]
    • 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
    • H01L2924/01005—Boron [B]
    • 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
    • H01L2924/01006—Carbon [C]
    • 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
    • H01L2924/01013—Aluminum [Al]
    • 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
    • H01L2924/01018—Argon [Ar]
    • 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
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01033—Arsenic [As]
    • 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
    • H01L2924/01079—Gold [Au]
    • 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
    • H01L2924/01082—Lead [Pb]
    • 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
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/14—Integrated circuits
    • 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
    • H01L2924/20—Parameters
    • H01L2924/203—Ultrasonic frequency ranges, i.e. KHz
    • H01L2924/20303—Ultrasonic frequency [f] 50 Khz=<f< 75 KHz
    • 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
    • H01L2924/20—Parameters
    • H01L2924/207—Diameter ranges
    • H01L2924/20752—Diameter ranges larger or equal to 20 microns less than 30 microns

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】強度、ヤング率が小さく、長期間の使用に供す
ることができない。 【解決手段】先細り状の先端部１を有するワイヤーボン
ディング用キャピラリーであって、少なくとも上記先端
部１が、アルミナを主成分とし、副成分としてジルコニ
アを含有してなり、曲げ強度が７００ＭＰａ以上、ヤン
グ率が３８０ＧＰａ以上及びビッカース硬度が１７．５
ＧＰａ以上であるアルミナ質焼結体からなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はＬＳＩやＩＣ等の半
導体装置のワイヤーボンディングに使用する高強度のキ
ャピラリーに関するものであり、特に、ボンディングピ
ッチの狭いワイヤーボンディングに使用されるキャピラ
リーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、半導体装置において、半導体
チップの電極とパッケージのリード電極との接続には、
金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、又は銅（Ｃｕ）よ
りなる直径０．０１５〜０．１ｍｍ程度の細い導線が用
いられている。
【０００３】この接続工程（ワイヤーボンディング）に
は、図３に示すようなキャピラリーが用いられ、先細り
の先端部１１と、導線を先端から送り出す直径０．０２
５〜０．１ｍｍ程度の貫通孔１２が備えられており、超
音波振動を先端部１１よりワイヤーに伝達して電極にワ
イヤーをボンディングするものである。
【０００４】また、上記キャピラリーは、高強度で貫通
孔１２の加工精度が高いこと、摩耗係数が小さく貫通孔
１２へのワイヤーの挿通が容易であること、また、ヤン
グ率が高くボンディング時の超音波振動の伝達効率が高
いこと等から、アルミナセラミックスや高純度のアルミ
ナセラミックス、またサファイア、ルビー等の単結晶ア
ルミナから形成されていた（特公平３−１６７７９号公
報参照）。
【０００５】また、より高い強度、破壊靭性を得るため
にアルミナにジルコニアを添加したアルミナ−ジルコニ
ア複合体からなるキャピラリーも提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】近年、半導体チップに
おける電極間のピッチは、従来では８０〜１２０μｍで
あったものが、半導体チップの小型化に伴い５０μｍ程
度まで狭小化してきている。そのため、キャピラリーの
外径を細くしてボンド位置のピッチが小さい高密度なボ
ンディングを行うことが要求され、先端部１１の先端面
の外径を１００μm以下に細く絞ったものが要求されて
いる。
【０００７】しかしながら、上記高純度のアルミナセラ
ミックスや、サファイア、ルビー等の単結晶アルミナか
らなるキャピラリーでは、外径の細い先端部１１がボン
ディング時の負荷に耐え切れず、先端面付近にクラック
や摩耗、破損が生じやすいという欠点を有していた。
【０００８】また、先端部１１の破損を防止するため
に、ボンディング時の負荷を低く抑えようとするため、
ワイヤーの接合強度が弱くなるという欠点を有してい
た。
【０００９】さらに、キャピラリーの製造工程において
も同様に、加工による負荷に耐え切れず、先端部１１に
破損が生じるため、サファイア、ルビー等の高価な単結
晶アルミナは、この破損によって歩留が低下し、キャピ
ラリーを非常に高価なものとしてしまうという欠点を有
していた。
【００１０】また、上記アルミナ−ジルコニア複合体か
らなるキャピラリーは、ジルコニアの添加により強度、
破壊靭性を高めることができるが、硬度、ヤング率、耐
薬品性が著しく低下するという欠点を有していた。
【００１１】キャピラリーの硬度が低下すると、先端部
１１が磨耗し易くなり、ヤング率が低下すると、キャピ
ラリーにおける超音波振動の伝達効率が低下するため、
ボンディング時の接合強度が低下しやすい。そこで、ボ
ンディング時の負荷を強くしたり、ワイヤーの接合時間
を長くするが、先端部への負荷がさらに大きくなり、破
損が生じやすく、長期間の使用に供することができない
という欠点を有している。
【００１２】また、キャピラリーに付着したワイヤーを
クリーニングする際、王水や硝酸等の洗浄水を使用する
ため、耐薬品性の低いキャピラリーは侵食されやすく長
期間の使用に供することができないという欠点を有して
いる。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明のワイヤーボンデ
ィング用キャピラリーは、先細り状の先端部を有するワ
イヤーボンディング用キャピラリーであって、少なくと
も上記先端部が、アルミナを主成分とし、副成分として
ジルコニアを含有してなり、曲げ強度が７００ＭＰａ以
上、ヤング率が３８０ＧＰａ以上及びビッカース硬度が
１７．５ＧＰａ以上であるアルミナ質焼結体からなるこ
とを特徴とするものである。
【００１４】また、本発明のワイヤーボンディング用キ
ャピラリーは、上記先端部の先端面の外径が１００μｍ
以下であることを特徴とするものである。
【００１５】さらに、本発明のワイヤーボンディング用
キャピラリーは、上記アルミナの含有量が９０〜９９．
５重量％、ジルコニアの含有量が０．５〜１０重量％で
あることを特徴とするものである。
【００１６】本発明のワイヤーボンディング用キャピラ
リーによれば、少なくとも先端部が、アルミナを主成分
とし、副成分としてジルコニアを含有してなり、曲げ強
度が７００ＭＰａ以上、ヤング率が３８０ＧＰａ以上及
びビッカース硬度が１７．５ＧＰａ以上であるアルミナ
質焼結体からなることから、先端部に摩耗や破損が生じ
ることを有効に防止することができ、ヤング率が高いこ
とから、キャピラリーの超音波振動の伝達効率が高く、
ワイヤーの接合強度を高くすることができる。
【００１７】また、本発明のワイヤーボンディング用キ
ャピラリーによれば、上記先端部の先端面の外径が１０
０μｍ以下であることから、ボンド位置のピッチの小さ
な高密度なワイヤーボンディングが可能となる。
【００１８】さらに、本発明のワイヤーボンディング用
キャピラリーによれば、上記アルミナの含有量が９０〜
９９．５重量％、ジルコニアの含有量が０．５〜１０重
量％であることから、ヤング率及びビッカース硬度を高
い値に保持したまま、曲げ強度を高くすることができる
ことから、先端部に破損や摩耗等が生じるのを防止しで
き、また、キャピラリーに付着した導線をクリーニング
する際、王水や硝酸等の薬品への耐薬品性を高くするこ
とができ、長期間の使用に供するキャピラリーを得るこ
とができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。
【００２０】図１（ａ）は、本発明のワイヤーボンディ
ング用キャピラリーの一実施形態を示す平面図であり、
（ｂ）は同図（ａ）の先端部１を示す拡大図である。
【００２１】本発明のキャピラリーは、先細り状の先端
部１と、その中心にワイヤーを挿通する貫通孔２とを備
え、アルミナを主成分とし、副成分としてジルコニアを
含有してなるアルミナ質焼結体からなる。
【００２２】上記アルミナ質焼結体は、主成分であるア
ルミナの含有量が９０〜９９．５重量％、副成分である
ジルコニアの含有量が０．５〜１０重量％であることか
ら、曲げ強度を７００ＭＰａ以上、ヤング率を３８０Ｇ
Ｐａ以上、及びビッカース硬度を１７．５ＧＰａ以とす
ることができる。そのため、先端部１に摩耗や破損が生
じるのを有効に防止することができるとともに、キャピ
ラリーの超音波振動の伝達効率が高く、ワイヤーの接合
強度を高くすることができる。
【００２３】上記ジルコニアの含有量が０．５重量％未
満となると、ジルコニア添加によるアルミナ質焼結体の
高強度化の効果が少ないため、曲げ強度が７００ＭＰａ
未満となり、一方、含有量が１０重量％を超えると、ジ
ルコニアが多くなり過ぎてアルミナ質焼結体そのものの
特性が劣化し、硬度、ヤング率、耐薬品性を低下させて
しまう。従って、上記ジルコニアの含有量は０．５〜１
０重量％、より好ましくは３〜１０重量％とすることが
好ましい。
【００２４】さらに、上記ジルコニアは、実質的に正方
晶及び／又は立法晶からなることによって、アルミナ質
焼結体に発生するクラックの先端のエネルギーをジルコ
ニアの相転移で吸収させることができることから、高強
度、高靭性を有するものである。
【００２５】またさらに、上記アルミナ質焼結体中には
不純物成分としてシリカ（ＳｉＯ2）が含まれるが、こ
のシリカはアルミナの粒成長を促進する作用をなし、ア
ルミナの結晶粒子径を大きくし、結晶粒子の形状を不揃
いなものとするため、微細で粒子の揃ったアルミナ質焼
結体を得ることができなくなる。そこで、上記シリカの
含有量を少なくするために、原料粉末をボールミルやピ
ンミル等で混合粉砕する際、ボールやビーズ等のメディ
アとして、アルミナ純度が９９．５％以上の高純度アル
ミナやジルコニア純度が９９．５％以上の高純度ジルコ
ニアを用いる必要がある。これは、メディアの磨耗粉が
不純物として混入しても組成に悪影響を与えないように
するためであり、ボールミルやピンミル等の内張りライ
ナーにもシリカの混入が少ない材質を選択することが好
ましく、原料粉末中のシリカの含有量が０．０５重量％
以下となるように調合することが重要である。
【００２６】なお、焼結助剤としては、マグネシア（Ｍ
ｇＯ）、カルシア（ＣａＯ）等を若干含有させることも
でき、焼結助剤は１重量％以下とすることが好ましい。
【００２７】このように含有量を調整した原料を、原料
粉末が均一になるまで混合粉砕し、そのスラリーを噴霧
乾燥して原料顆粒とし、所定形状に成形、焼成して製作
される。
【００２８】上記焼成方法としては、大気中で常圧焼
成、ホットプレス、熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）処理を
採用できるが、高緻密化のためには、まず１４００〜１
７００℃で常圧焼成した後、さらに真空中またはアルゴ
ン等の中性あるいは還元性雰囲気において、１２００〜
１６００℃、１００〜３００ＭＰａにて熱間静水圧プレ
ス（ＨＩＰ）処理を施す。
【００２９】また、熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）処理を
施すことにより、ジルコニアの平均結晶粒子径が０．１
〜１．０μｍ、アルミナの平均結晶粒子径が０．１〜
２．５μｍで、表面ボイド率が０．１％の高緻密、高強
度なジルコニア分散アルミナ質焼結体とすることができ
る。
【００３０】次いで、ダイヤモンドホール等による研削
加工及びダイヤモンドパウダーによる表面研磨仕上げに
て加工して製作される。
【００３１】このようにして得られたキャピラリーで
は、曲げ強度が７００ＭＰａ以上、ヤング率が３８０Ｇ
Ｐａ以上、及びビッカース硬度が１７．５ＧＰａ以とす
ることができることから、先端部１に摩耗や破損が生じ
るのを有効に防止することができ、ヤング率が３８０Ｇ
Ｐａ以上と高いことから、キャピラリーの超音波振動の
伝達効率が高く、ワイヤーの接合強度を高くすることが
できる。また、製造工程における加工負荷による破損発
生も少なくなり、歩留まりを向上させることができる。
【００３２】特に、キャピラリーにおける先端部１の先
端面の外径Ｔが１００μｍ以下の小さなものとしても、
ヤング率が３８０ＧＰａ以上高ことから超音波振動を効
率よく伝達するとともに、曲げ強度、ビッカース硬度が
高く、先端部１に破損が生じるのを有効に防止すること
ができる。
【００３３】また、ワイヤーのボンド位置のピッチが５
０μｍ以下（千鳥配置では３５μｍ程度）の小さい場合
においても、隣接するワイヤー同士が接触するのを有効
に防止することができ、先端部１の先端面の外径Ｔが１
００μｍ以下の小さなものとしても、破損や摩耗を有効
に防止することができる。
【００３４】さらに、先端部１の外径Ｔが１００μｍ以
下と小さいことから、貫通孔２に挿通するワイヤー径も
２０〜３０μｍ程度の細い線径のワイヤーをボンディン
グするのに適し、上記貫通孔２の径はワイヤー径の１．
５倍程度、即ち３０〜４５μｍとすることが好ましく、
特に、各ワイヤーのボンド位置のピッチが狭い場合に
は、貫通孔２の径を小さくすることによってボンド位置
を高精度に調整することができる。
【００３５】さらにまた、上記先端部１は、その両端の
角度βが０〜１１°となっており、外周の角部は２０〜
８０μｍ程度のＲ面となっており、ワイヤーの材質等に
よって適切な値を選択する。
【００３６】なお、本発明は上述の実施形態に限定され
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限り種々の
変更は可能であり、上述の実施形態では先端部１が先細
り状のテーパ部から形成されていたが、図２に示すよう
に先端部１を１つのテーパ部４と、それに連続するボト
ルネック部３から形成するボトルネック形状のキャピラ
リーにおいても、先端部１の先端面の外径Ｔが１００μ
ｍ以下の小さなものとしても、破損、摩耗が生じるのを
有効に防止することができる。また、上述の実施形態で
は先端部１を含むキャピラリー全体を上記ジルコニアを
含有したアルミナ質焼結体によって形成したが、少なく
とも先端部１のみを上記ジルコニアを含有したアルミナ
質焼結体にて形成することによって同様の効果を奏する
ことができる。
【００３７】
【実施例】ここで、本発明の実施例について説明する。 （実施例１）まず、本発明のジルコニアを含有するアル
ミナ質焼結体からなるキャピラリーを得るため、表１の
試料Ｎｏ．４〜８に示す如くアルミナの含有量、ジルコ
ニアの含有量として原料粉末が均一になるまで混合粉砕
し、そのスラリーを噴霧乾燥して原料顆粒とし、１４０
０〜１７００℃で常圧焼成した後、さらに真空中または
アルゴン等の中性あるいは還元性雰囲気において１２０
０〜１６００℃、１００〜３００ＭＰａにて熱間静水圧
プレス（ＨＩＰ）処理を施し、ダイヤモンドホイール等
による研削加工及びダイヤモンドパウダーによる表面研
磨仕上げを行い本発明のキャピラリー試料を作製した。
【００３８】また、比較例として表１の試料Ｎｏ．１〜
３及びＮｏ．９，１０に示す如くアルミナ、ジルコニ
ア、シリカの各含有量を有する原料粉末を上記同様に作
製してキャピラリー試料を得た。
【００３９】本発明及び比較例の試料ともに、先端部の
外径を１００μｍとする。
【００４０】そして、各キャピラリー試料に金線（Ａｕ
直径２８μｍ）を用いて、ボンディング周波数６５ｋ
Ｈｚ、ボンディング負荷８０ｇ（１ｓｔ）・１００ｇ
（２ｎｄ）、超音波接合時間０．１秒の条件設定にてワ
イヤーボンディング試験を行い、ワイヤーのボンディン
グ強度と３０万回ボンディングした後の破損率の関係を
調べた。
【００４１】表１における曲げ強度は、各試料と同様な
焼結体を作製し、研削加工を施して３ｍｍ×４ｍｍ×４
０ｍｍの角柱体を得、ＪＩＳ Ｒ １６０１に準拠し
て、スパン幅３０ｍｍ、クロスヘッドスピード０．５ｍ
ｍ／ｍｉｎの条件にて３点曲げ試験にて測定した。
【００４２】ヤング率は、試料を鏡面研磨仕上げし、超
音波パルス法（ＪＩＳ Ｒ １６０２−１９９５に準
拠）にて求めた。
【００４３】ビッカース硬度（Ｈｖ）は、ＪＩＳ Ｒ
１６０１に準拠し、ダイヤモンド圧子の試験荷重を１０
００ｇｆで５秒間保持させて測定した。
【００４４】アルミナ、ジルコニアの各平均粒子径は、
ＳＥＭ写真を撮影し、粒径を計測して平均結晶粒径を算
出した。また、ボイド率は、試料に鏡面加工を施し、ニ
レコ製ＬＵＺＥＸ−ＦＳ画像解析装置を用いて、顕微鏡
倍率２００倍、測定ポイント１０ヶ所、測定面積１０．
０×１０3μｍ2条件にて画像解析して測定した。
【００４５】加工歩留は、キャピラリーを製作した時の
投入数に対する完成品の数を割合にて数値化した。
【００４６】ボンディング強度は、ボンディングしたワ
イヤーをフックに引っ掛け、ワイヤーが切断した時の荷
重をグラムゲージにて測定した。
【００４７】破損率は、ワイヤーボンディング試験にて
３０万回ボンディングした時の、破損した割合を調査し
て数値化した。
【００４８】結果は表１に示す通りである。
【００４９】
【表１】
【００５０】表１より明らかなように、ジルコニアの添
加量が０．５〜１０重量％の試料（Ｎｏ．４〜８）は、
曲げ強度が７１０ＭＰａ以上で、ヤング率が３８１ＧＰ
ａ以上、及びビッカース硬度が１７．７ＧＰａ以上と高
い値を有している。
【００５１】また、加工歩留は９０％以上と高く、３０
万回ボンディング後の破損率が０％と高ことがわかっ
た。
【００５２】これに対し、ジルコニアの含有量が０．５
重量％未満の試料（Ｎｏ．１〜３）は、曲げ強度が３７
０〜６５０ＭＰａと著しく低下していることがわかる。
【００５３】また、ジルコニアの含有量が１０重量％よ
り多い試料（Ｎｏ．９、１０）は、ヤング率が３４５Ｇ
Ｐａ以下と著しく低下するため、超音波振動の伝達効果
が悪く、ボンディング強度が９．３ｇ以下と低くなっ
た。
【００５４】（実施例２）次に、試料Ｎｏ．６と同様の
組成比を有する原料を用いて、先端部の外径を４０〜１
００μｍのキャピラリー試料を作製した。
【００５５】また、比較例として試料Ｎｏ．２と同様の
組成比を有する原料を用いて、上述と同様に先端部の外
径が４０〜１００μｍのキャピラリー試料を作製し、各
試料に金線（Ａｕ ２８μｍ）を用いて、ボンディング
周波数６５ｋＨｚ、ボンディング負荷８０ｇ（１ｓｔ）
・１００ｇ（２ｎｄ）、超音波接合時間０．１秒の条件
設定にてワイヤーボンディング試験を行い、ワイヤーの
ボンディング強度と３０万回ボンディングした後の破損
率の関係を調べた。
【００５６】結果は表２に示す通りである。
【００５７】
【表２】
【００５８】表２から明らかなように、試料Ｎｏ．６−
１〜６−４のアルミナ質焼結体からなるキャピラリー試
料では、先端部の外径が４０μｍと小さくなっても、３
０万回ボンディング後の破損率は１０％と小さいことが
わかった。
【００５９】これに対し、比較例である試料Ｎｏ．２の
アルミナ質焼結体からなるキャピラリー試料は、先端部
の外径が４０μｍと小さくなると、加工歩留が４５％と
小さくなり、ボンディング時に破損しやすく３０万回使
用することができなかった。
【００６０】
【発明の効果】本発明のワイヤーボンディング用キャピ
ラリーによれば、少なくとも先端部が、アルミナを主成
分とし、副成分としてジルコニアを含有してなり、曲げ
強度が７００ＭＰａ以上、ヤング率が３８０ＧＰａ以上
及びビッカース硬度が１７．５ＧＰａ以上であるアルミ
ナ質焼結体からなることから、先端部に摩耗や破損が生
じることを有効に防止することができ、ヤング率が高い
ことから、キャピラリーの超音波振動の伝達効率が高
く、ワイヤーの接合強度を高くすることができる。
【００６１】また、本発明のワイヤーボンディング用キ
ャピラリーによれば、上記先端部の先端面の外径が１０
０μｍ以下であることから、ボンド位置のピッチの小さ
な高密度なワイヤーボンディングが可能となる。
【００６２】さらに、本発明のワイヤーボンディング用
キャピラリーによれば、上記アルミナの含有量が９０〜
９９．５重量％、ジルコニアの含有量が０．５〜１０重
量％であることから、ヤング率及びビッカース硬度を高
い値に保持したまま、曲げ強度を高くすることができる
ことから、先端部に破損や摩耗等が生じるのを防止しで
き、また、キャピラリーに付着した導線をクリーニング
する際、王水や硝酸等の薬品への耐薬品性を高くするこ
とができ、長期間の使用に供するキャピラリーを得るこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明のワイヤーボンディング用キャ
ピラリーの一実施形態を示す平面図であり、（ｂ）は同
図（ａ）の先端部を示す部分断面図である。
【図２】（ａ）は本発明のワイヤーボンディング用キャ
ピラリーの他の実施形態を示す平面図であり、（ｂ）は
同図（ａ）の先端部を示す部分断面図である。
【図３】一般的なワイヤーボンディング用キャピラリー
を示す平面図である。
【符号の説明】
１：先端部 ２：貫通孔 ３：ボトルネック部 ４：テーパ部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】先細り状の先端部を有するワイヤーボンデ
    ィング用キャピラリーであって、少なくとも上記先端部
    が、アルミナを主成分とし、副成分としてジルコニアを
    含有してなり、曲げ強度が７００ＭＰａ以上、ヤング率
    が３８０ＧＰａ以上及びビッカース硬度が１７．５ＧＰ
    ａ以上であるアルミナ質焼結体からなることを特徴とす
    るワイヤーボンディング用キャピラリー。
  2. 【請求項２】上記先端部の先端面の外径が１００μｍ以
    下であることを特徴とする請求項１に記載のワイヤーボ
    ンディング用キャピラリー。
  3. 【請求項３】上記アルミナの含有量が９０〜９９．５重
    量％、ジルコニアの含有量が０．５〜１０重量％である
    ことを特徴とする請求項１または２に記載のワイヤーボ
    ンディング用キャピラリー。
JP2001258375A 2001-08-28 2001-08-28 ワイヤーボンディング用キャピラリー Expired - Fee Related JP3566678B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001258375A JP3566678B2 (ja) 2001-08-28 2001-08-28 ワイヤーボンディング用キャピラリー

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001258375A JP3566678B2 (ja) 2001-08-28 2001-08-28 ワイヤーボンディング用キャピラリー

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2003068784A true JP2003068784A (ja) 2003-03-07
JP3566678B2 JP3566678B2 (ja) 2004-09-15

Family

ID=19085910

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001258375A Expired - Fee Related JP3566678B2 (ja) 2001-08-28 2001-08-28 ワイヤーボンディング用キャピラリー

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3566678B2 (ja)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014115855A1 (ja) * 2013-01-25 2014-07-31 Toto株式会社 ボンディングキャピラリ
JP5614603B1 (ja) * 2013-12-03 2014-10-29 Toto株式会社 ボンディングキャピラリ
USD753739S1 (en) 2015-04-17 2016-04-12 Coorstek, Inc. Wire bonding wedge tool
USD771168S1 (en) 2014-10-31 2016-11-08 Coorstek, Inc. Wire bonding ceramic capillary
USD797171S1 (en) 2015-02-03 2017-09-12 Coorstek, Inc. Ceramic bonding tool with textured tip
USD797172S1 (en) 2015-02-03 2017-09-12 Coorstek, Inc. Ceramic bonding tool with textured tip
USD797826S1 (en) 2015-02-03 2017-09-19 Coorstek, Inc. Ceramic bonding tool with textured tip
KR20180134806A (ko) 2013-01-25 2018-12-19 토토 가부시키가이샤 본딩 캐피러리
USD868123S1 (en) 2016-12-20 2019-11-26 Coorstek, Inc. Wire bonding wedge tool
WO2020158621A1 (ja) * 2019-01-28 2020-08-06 京セラ株式会社 ボンディングツールおよびその製造方法、並びにボンディング装置およびボンディング方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11937979B2 (en) * 2021-04-27 2024-03-26 Kulicke And Soffa Industries, Inc. Ultrasonic transducers, wire bonding machines including ultrasonic transducers, and related methods

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014115855A1 (ja) * 2013-01-25 2014-07-31 Toto株式会社 ボンディングキャピラリ
TWI511826B (zh) * 2013-01-25 2015-12-11 Toto Ltd Welding needle
KR20180134806A (ko) 2013-01-25 2018-12-19 토토 가부시키가이샤 본딩 캐피러리
JP5614603B1 (ja) * 2013-12-03 2014-10-29 Toto株式会社 ボンディングキャピラリ
USD771168S1 (en) 2014-10-31 2016-11-08 Coorstek, Inc. Wire bonding ceramic capillary
USD821468S1 (en) 2015-02-03 2018-06-26 Coorstek, Inc. Ceramic bonding tool with textured tip
USD797172S1 (en) 2015-02-03 2017-09-12 Coorstek, Inc. Ceramic bonding tool with textured tip
USD797826S1 (en) 2015-02-03 2017-09-19 Coorstek, Inc. Ceramic bonding tool with textured tip
USD797171S1 (en) 2015-02-03 2017-09-12 Coorstek, Inc. Ceramic bonding tool with textured tip
USD824969S1 (en) 2015-02-03 2018-08-07 Coorstek, Inc. Ceramic bonding tool with textured tip
USD824970S1 (en) 2015-02-03 2018-08-07 Coorstek, Inc. Ceramic bonding tool with textured tip
USD753739S1 (en) 2015-04-17 2016-04-12 Coorstek, Inc. Wire bonding wedge tool
USD868123S1 (en) 2016-12-20 2019-11-26 Coorstek, Inc. Wire bonding wedge tool
WO2020158621A1 (ja) * 2019-01-28 2020-08-06 京セラ株式会社 ボンディングツールおよびその製造方法、並びにボンディング装置およびボンディング方法
JPWO2020158621A1 (ja) * 2019-01-28 2021-12-02 京セラ株式会社 ボンディングツールおよびその製造方法、並びにボンディング装置およびボンディング方法
JP7325454B2 (ja) 2019-01-28 2023-08-14 京セラ株式会社 ボンディングツールおよびその製造方法、並びにボンディング装置およびボンディング方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP3566678B2 (ja) 2004-09-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2003068784A (ja) ワイヤーボンディング用キャピラリー
CN105636920B (zh) 莫来石烧结体、其制法以及复合基板
EP2636657B1 (en) Method for producing alumina sintered body, alumina sintered body, abrasive grains, and grindstone
US20110176879A1 (en) Superhard body, tool and method for making same
EP2636655B1 (en) Alumina sintered body, abrasive grains, and grindstone
US8882871B2 (en) Alumina sintered body, abrasive grains, and grindstone
JP4269910B2 (ja) ボンディングキャピラリー
JPH07120685B2 (ja) セラミツク製ワイヤボンデイング用キヤピラリ−
JP3309004B2 (ja) ワイヤボンディング用キャピラリ
JPH0672050B2 (ja) ボンディングキャピラリおよび光コネクタ用部品
JP2005211101A (ja) 歯列矯正用ブラケット
JPH10310467A (ja) ワイヤボンディング装置のボールボンディングキャピラリー用アルミナ・炭化珪素ナノ複合体及びその製造方法
JP4559574B2 (ja) 回路基板用セラミックス基板および回路基板
JPH07235561A (ja) ボンディングキャピラリー
JPH10331857A (ja) セラミックス転動体及びその製造方法
JP2774783B2 (ja) 光コネクタ用部品
KR100478773B1 (ko) 와이어 본딩용 캐필러리 소결제, 이를 이용한 와이어 본딩용 캐필러리 소결체의 제조방법 및 이를 적용한 와이어 본딩용 캐필러리 제조방법
JP2002217228A (ja) ワイヤーボンディングキャピラリーおよびその製造方法
JP2774782B2 (ja) 光コネクタ用部品
JPH07235563A (ja) セラミックス複合ボンディングツール
JP2006278945A (ja) ボンディングツール
JPH0471336B2 (ja)
JP2003260510A (ja) 高強度ダイヤモンド複合体とその製造方法及びそれを用いた伸線用ダイス
JPH0812443A (ja) 超塑性窒化ケイ素焼結体
JPH11340286A (ja) 半導体実装工具及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20040602

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20040608

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20040610

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090618

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090618

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100618

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110618

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120618

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130618

Year of fee payment: 9

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees