JP3189372B2 - ボンディングツールおよびその製造方法 - Google Patents
ボンディングツールおよびその製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体チップの製造過
程で使用されるＴＡＢ用ボンディングツールとその製造
方法に関する。
程で使用されるＴＡＢ用ボンディングツールとその製造
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩの実装において、ＴＡＢ方式が急
速に利用され始めてきた。ＴＡＢ方式とは、ＬＳＩチッ
プ上に形成された多数の電極とフィルムキャリアテープ
上のリード線を、加熱されたボンディングツールで一括
接合する方式である。
速に利用され始めてきた。ＴＡＢ方式とは、ＬＳＩチッ
プ上に形成された多数の電極とフィルムキャリアテープ
上のリード線を、加熱されたボンディングツールで一括
接合する方式である。
【０００３】このＴＡＢ方式に用いられるボンディング
ツールには、長時間にわたる高温下での繰り返し使用に
耐える高い信頼性が要求されることから、耐熱性、耐摩
耗性に優れた素材を用いることが必要となってくる。
ツールには、長時間にわたる高温下での繰り返し使用に
耐える高い信頼性が要求されることから、耐熱性、耐摩
耗性に優れた素材を用いることが必要となってくる。
【０００４】これらの要求特性を満たすものとして、従
来、ボンディングツールの先端部には、合成または天然
のダイヤモンド単結晶、バインダレスｃＢＮ焼結体、ダ
イヤモンド焼結体等が接合され使用されてきた。
来、ボンディングツールの先端部には、合成または天然
のダイヤモンド単結晶、バインダレスｃＢＮ焼結体、ダ
イヤモンド焼結体等が接合され使用されてきた。
【０００５】しかしながら、天然のダイヤモンド単結晶
は不純物が多く含まれていたり、結晶方位がそろってい
ない等の影響で性能のばらつきが大きく、さらに７〜８
ｍｍ四方以上の大型サイズのものは供給が困難であっ
た。
は不純物が多く含まれていたり、結晶方位がそろってい
ない等の影響で性能のばらつきが大きく、さらに７〜８
ｍｍ四方以上の大型サイズのものは供給が困難であっ
た。
【０００６】一方、合成のダイヤモンド単結晶は性能的
には最も優れた素材ではあるが、他の材質に比較して非
常に高価なため、限定された用途でしか使われていない
のが実情である。
には最も優れた素材ではあるが、他の材質に比較して非
常に高価なため、限定された用途でしか使われていない
のが実情である。
【０００７】また、バインダレスｃＢＮ焼結体、ダイヤ
モンド焼結体については、前者がダイヤモンドを主成分
とする材質に対して耐摩耗性の点で劣り、後者は結合材
を含有するため高温で先端面が大きく反り均一にリード
線を加圧できない、等の問題を抱えており、ユーザーに
とっては必ずしも満足できる状態ではなかった。
モンド焼結体については、前者がダイヤモンドを主成分
とする材質に対して耐摩耗性の点で劣り、後者は結合材
を含有するため高温で先端面が大きく反り均一にリード
線を加圧できない、等の問題を抱えており、ユーザーに
とっては必ずしも満足できる状態ではなかった。
【０００８】これに対し、気相合成された多結晶ダイヤ
モンド（以下において気相合成ダイヤモンドと略す）
は、結合材が含有されないため、ダイヤモンド素材の特
徴を十分に生かすことができ、しかもサイズの大きいも
のを安価にかつ安定して供給できる。このようなことか
ら、気相合成ダイヤモンドは、ボンディングツールに適
切な素材として最近利用されてきている。
モンド（以下において気相合成ダイヤモンドと略す）
は、結合材が含有されないため、ダイヤモンド素材の特
徴を十分に生かすことができ、しかもサイズの大きいも
のを安価にかつ安定して供給できる。このようなことか
ら、気相合成ダイヤモンドは、ボンディングツールに適
切な素材として最近利用されてきている。
【０００９】一般に、このような気相合成ダイヤモンド
は、メタン等の炭化水素と水素を主成分とする原料ガス
を低圧下で分解・励起させる化学蒸着（ＣＶＤ）によっ
て作製される。
は、メタン等の炭化水素と水素を主成分とする原料ガス
を低圧下で分解・励起させる化学蒸着（ＣＶＤ）によっ
て作製される。
【００１０】気相合成ダイヤモンドを用いたボンディン
グツールとして、たとえば、特開昭６４−５０２６に
は、ステンレスのツール材上で接着を行なう部分にＣＶ
Ｄによるダイヤモンド被膜を設けたものが示されてい
る。
グツールとして、たとえば、特開昭６４−５０２６に
は、ステンレスのツール材上で接着を行なう部分にＣＶ
Ｄによるダイヤモンド被膜を設けたものが示されてい
る。
【００１１】また、本出願人による特開平２−２２４３
４９は、Ｓｉ3 Ｎ4 、ＳｉＣまたはＡｌＮ等を主成分と
する焼結体からなる基体に気相合成ダイヤモンドを被覆
し、これを工具を先端としたボンディングツールを開示
している。
４９は、Ｓｉ3 Ｎ4 、ＳｉＣまたはＡｌＮ等を主成分と
する焼結体からなる基体に気相合成ダイヤモンドを被覆
し、これを工具を先端としたボンディングツールを開示
している。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】このような気相合成ダ
イヤモンドにおいて、気相合成直後のダイヤモンド表面
は粗く、これを圧着のための先端面にしたいならば、研
磨仕上げを行なう必要があった。
イヤモンドにおいて、気相合成直後のダイヤモンド表面
は粗く、これを圧着のための先端面にしたいならば、研
磨仕上げを行なう必要があった。
【００１３】そこで、研摩仕上げ加工を容易にするた
め、基材上に気相合成されるダイヤモンドは、（１０
０）面および／または（１１０）面が基材面に平行に配
向するよう形成されることが多かった。
め、基材上に気相合成されるダイヤモンドは、（１０
０）面および／または（１１０）面が基材面に平行に配
向するよう形成されることが多かった。
【００１４】したがって、多くの場合、先端面は（１０
０）面または（１１０）面により構成されていた。
０）面または（１１０）面により構成されていた。
【００１５】しかし、このような（１００）面および
（１１０）面は、上述したような研磨仕上げの点からは
好ましいが、ボンディングツールの耐摩耗性の点からは
最適といえるものではなかった。
（１１０）面は、上述したような研磨仕上げの点からは
好ましいが、ボンディングツールの耐摩耗性の点からは
最適といえるものではなかった。
【００１６】本発明の目的は、従来よりも耐摩耗性の優
れたボンディングツールを提供することにある。
れたボンディングツールを提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】第１の発明に従うボンデ
ィングツールは、圧着のための先端面を気相合成ダイヤ
モンドで構成したツールにおいて、先端面を構成する主
要なダイヤモンド結晶面が（１１１）面であることを特
徴とする。
ィングツールは、圧着のための先端面を気相合成ダイヤ
モンドで構成したツールにおいて、先端面を構成する主
要なダイヤモンド結晶面が（１１１）面であることを特
徴とする。
【００１８】第１の発明に従うボンディングツールにお
いて、先端面から少なくとも１０μｍの深さまでは、
（１１１）面が主要面として先端面になるべく平行に配
向していることが望ましい。
いて、先端面から少なくとも１０μｍの深さまでは、
（１１１）面が主要面として先端面になるべく平行に配
向していることが望ましい。
【００１９】先端面およびその付近（たとえば、先端面
から１０μｍの深さまで）において、（１１１）面以外
の結晶面の混入は、できるかぎり抑えることが好まし
く、たとえば、Ｘ線解析による（１１１）面の強度を１
００としたとき、（２２０）面、（３１１）面、（４０
０）面および（３３１）面の強度は各々８０以下が好ま
しく、１０以下がより好ましい（たとえば、２θ−θ法
によりＣｕＫα1 を使用した場合にλ＝１．５４０５０
Å）。
から１０μｍの深さまで）において、（１１１）面以外
の結晶面の混入は、できるかぎり抑えることが好まし
く、たとえば、Ｘ線解析による（１１１）面の強度を１
００としたとき、（２２０）面、（３１１）面、（４０
０）面および（３３１）面の強度は各々８０以下が好ま
しく、１０以下がより好ましい（たとえば、２θ−θ法
によりＣｕＫα1 を使用した場合にλ＝１．５４０５０
Å）。
【００２０】また、先端面を構成する気相合成ダイヤモ
ンドにおいて、（１１１）面の配向性の指標として、先
端面からＸ線を入射して得られる（１１１）面のロッキ
ングカーブのＦＷＨＭ値（Ｆｕｌｌ Ｗｉｄｔｈ ａｔ
Ｈａｌｆ ＭａｘｉｍｕｍＩｎｔｅｎｓｉｔｙ）が２
０度以内であることがより好ましい。また、（２２０）
面のロッキングカーブのＦＷＨＭ値は２０度以上あるこ
とが好ましい。
ンドにおいて、（１１１）面の配向性の指標として、先
端面からＸ線を入射して得られる（１１１）面のロッキ
ングカーブのＦＷＨＭ値（Ｆｕｌｌ Ｗｉｄｔｈ ａｔ
Ｈａｌｆ ＭａｘｉｍｕｍＩｎｔｅｎｓｉｔｙ）が２
０度以内であることがより好ましい。また、（２２０）
面のロッキングカーブのＦＷＨＭ値は２０度以上あるこ
とが好ましい。
【００２１】第１の発明において、気相合成ダイヤモン
ドは、たとえば、Ｓｉ3 Ｎ4 、ＳｉＣまたはＡｌＮを主
成分とする焼結体からなる基材上に形成されたものとす
ることができる。この場合、ステンレス等からなる工具
機体にこの基材がろう付けされたボンディングツールを
提供することができる。なお、このろう付けは、周期率
表の第ＩＶＡ族、第ＩＶＢ族、第ＶＡ族、第ＶＢ族、第
ＶＩＡ族、第ＶＩＢ族、第ＶＩＩＡ族および第ＶＩＩＢ
族に含まれる金属ならびにこれらの化合物のいずれかか
らなるメタライズ層を介して行なわれることが好まし
い。
ドは、たとえば、Ｓｉ3 Ｎ4 、ＳｉＣまたはＡｌＮを主
成分とする焼結体からなる基材上に形成されたものとす
ることができる。この場合、ステンレス等からなる工具
機体にこの基材がろう付けされたボンディングツールを
提供することができる。なお、このろう付けは、周期率
表の第ＩＶＡ族、第ＩＶＢ族、第ＶＡ族、第ＶＢ族、第
ＶＩＡ族、第ＶＩＢ族、第ＶＩＩＡ族および第ＶＩＩＢ
族に含まれる金属ならびにこれらの化合物のいずれかか
らなるメタライズ層を介して行なわれることが好まし
い。
【００２２】一方、第１の発明において、気相合成ダイ
ヤモンドは、単独で工具基体にろう付けされてもよい。
この場合も、ろう付けは上記メタライズ層を介してなさ
れることが好ましい。
ヤモンドは、単独で工具基体にろう付けされてもよい。
この場合も、ろう付けは上記メタライズ層を介してなさ
れることが好ましい。
【００２３】以上に示したボンディングツールにおい
て、圧着のための先端面は、研磨仕上げされていること
が好ましく、その表面粗さＲmax は、たとえば０．１μ
ｍ以下が好ましい。
て、圧着のための先端面は、研磨仕上げされていること
が好ましく、その表面粗さＲmax は、たとえば０．１μ
ｍ以下が好ましい。
【００２４】また、第１の発明に従うボンディングツー
ルを製造するための方法を提供することができる。
ルを製造するための方法を提供することができる。
【００２５】第２の発明の製造方法は、ダイヤモンドを
堆積させるべき面を有する基材を準備する工程と、上記
面に対して平行に（１１１）面が配向するよう気相合成
により上記面上にダイヤモンドを堆積させる工程と、次
いで、ダイヤモンド上に（１１１）面より硬度の低い結
晶面が配向するようダイヤモンド層をさらに堆積させる
工程と、このダイヤモンド層を先端面として基材を工具
基体にろう付けする工程と、このダイヤモンド層を鏡面
研磨加工により除去していき、（１１１）面を露出させ
る工程とを備える。
堆積させるべき面を有する基材を準備する工程と、上記
面に対して平行に（１１１）面が配向するよう気相合成
により上記面上にダイヤモンドを堆積させる工程と、次
いで、ダイヤモンド上に（１１１）面より硬度の低い結
晶面が配向するようダイヤモンド層をさらに堆積させる
工程と、このダイヤモンド層を先端面として基材を工具
基体にろう付けする工程と、このダイヤモンド層を鏡面
研磨加工により除去していき、（１１１）面を露出させ
る工程とを備える。
【００２６】第３の発明の製造方法は、ダイヤモンドを
堆積させるべき鏡面仕上げされた面を有する基材を準備
する工程と、上記面に対して平行に（１１１）面が配向
するよう気相合成により上記面上にダイヤモンドを堆積
させる工程と、ダイヤモンドが堆積されている基材を分
離または除去してダイヤモンド材を得る工程と、このダ
イヤモンド材で基材に接触していた面側を先端面として
このダイヤモンド材を工具基体にろう付けする工程とを
備える。また、第３の発明は、必要に応じて若干の研磨
加工を行なう行程を備えることができる。
堆積させるべき鏡面仕上げされた面を有する基材を準備
する工程と、上記面に対して平行に（１１１）面が配向
するよう気相合成により上記面上にダイヤモンドを堆積
させる工程と、ダイヤモンドが堆積されている基材を分
離または除去してダイヤモンド材を得る工程と、このダ
イヤモンド材で基材に接触していた面側を先端面として
このダイヤモンド材を工具基体にろう付けする工程とを
備える。また、第３の発明は、必要に応じて若干の研磨
加工を行なう行程を備えることができる。
【００２７】第１〜第３の発明において、気相合成によ
るダイヤモンドの形成には、種々の気相法が適用でき
る。たとえば、熱電子放射やプラズマ放電を利用して原
料ガスを分解・励起させるＣＶＤや、燃焼炎を用いたＣ
ＶＤが有効である。
るダイヤモンドの形成には、種々の気相法が適用でき
る。たとえば、熱電子放射やプラズマ放電を利用して原
料ガスを分解・励起させるＣＶＤや、燃焼炎を用いたＣ
ＶＤが有効である。
【００２８】原料ガスとしては、たとえば、メタン、エ
タン、プロパンなどの炭化水素、メタノール、エタノー
ルなどのアルコール、またはエステルなどの有機炭素化
合物と水素とを主成分として混合したガスを用いること
ができる。なお、これら以外に、アルゴンなどの不活性
ガスや酸素、一酸化炭素、水などが、ダイヤモンドの合
成反応やその特性を阻害しない範囲で原料中に含有され
ていてもよい。
タン、プロパンなどの炭化水素、メタノール、エタノー
ルなどのアルコール、またはエステルなどの有機炭素化
合物と水素とを主成分として混合したガスを用いること
ができる。なお、これら以外に、アルゴンなどの不活性
ガスや酸素、一酸化炭素、水などが、ダイヤモンドの合
成反応やその特性を阻害しない範囲で原料中に含有され
ていてもよい。
【００２９】第２および第３の発明において、（１１
１）面は、上述したＣＶＤにおいて、通常はカーボン濃
度を下げること（たとえば水素ガスに対して）により形
成させることができる。
１）面は、上述したＣＶＤにおいて、通常はカーボン濃
度を下げること（たとえば水素ガスに対して）により形
成させることができる。
【００３０】第２の発明に用いられる基材には、たとえ
ば、Ｓｉ、Ｓｉ3 Ｎ4 を主成分とする焼結体、ＳｉＣを
主成分とする焼結体、ＡｌＮを主成分とする焼結体、お
よびこれらの複合体からなる群から選択される少なくと
も１つの焼結体が好ましく用いられる。このような基材
は、ダイヤモンドとの密着性において特に優れたもので
ある。
ば、Ｓｉ、Ｓｉ3 Ｎ4 を主成分とする焼結体、ＳｉＣを
主成分とする焼結体、ＡｌＮを主成分とする焼結体、お
よびこれらの複合体からなる群から選択される少なくと
も１つの焼結体が好ましく用いられる。このような基材
は、ダイヤモンドとの密着性において特に優れたもので
ある。
【００３１】第２の発明に従う方法において、（１１
１）面より硬度の低い結晶面は、上述したようなＣＶＤ
において、通常はカーボン濃度を上昇させる（たとえば
水素ガスに対して）ことにより形成することができる。
このような硬度の低い結晶面は、たとえば、（２２０）
面が好ましい。
１）面より硬度の低い結晶面は、上述したようなＣＶＤ
において、通常はカーボン濃度を上昇させる（たとえば
水素ガスに対して）ことにより形成することができる。
このような硬度の低い結晶面は、たとえば、（２２０）
面が好ましい。
【００３２】（１１１）面より硬度の低い結晶面が配向
するダイヤモンド層の厚みは、たとえば５０μｍ以下が
好ましく、１０μｍ程度がより好ましい。
するダイヤモンド層の厚みは、たとえば５０μｍ以下が
好ましく、１０μｍ程度がより好ましい。
【００３３】第２の発明の方法において、ダイヤモンド
を形成させた基材は工具基体にろう付けされる。このろ
う付けされるべき面には、上述したようなメタライズ層
がろう付けに先立って形成されてもよい。ろう付けは、
このメタライズ層を介して効果的に行なうことができ
る。
を形成させた基材は工具基体にろう付けされる。このろ
う付けされるべき面には、上述したようなメタライズ層
がろう付けに先立って形成されてもよい。ろう付けは、
このメタライズ層を介して効果的に行なうことができ
る。
【００３４】第２の発明に従う方法において、鏡面研磨
加工により（１１１）面を露出させて得られる先端面の
面粗さは、たとえばＲmax ０．１μｍ以下とすることが
望ましい。また、鏡面加工後得られる先端面およびその
付近（たとえば先端面から１０μｍの深さまで）におけ
る（１１１）面以外の結晶面の混入は、できるかぎり抑
えることが好ましく、たとえば、Ｘ線解析による（１１
１）面の強度を１００とした場合、（２２０）面、（３
１１）面、（４００）面および（３３１）面の強度は各
々８０以下が好ましく、１０以下がより好ましい。
加工により（１１１）面を露出させて得られる先端面の
面粗さは、たとえばＲmax ０．１μｍ以下とすることが
望ましい。また、鏡面加工後得られる先端面およびその
付近（たとえば先端面から１０μｍの深さまで）におけ
る（１１１）面以外の結晶面の混入は、できるかぎり抑
えることが好ましく、たとえば、Ｘ線解析による（１１
１）面の強度を１００とした場合、（２２０）面、（３
１１）面、（４００）面および（３３１）面の強度は各
々８０以下が好ましく、１０以下がより好ましい。
【００３５】第３の発明に用いられる基材には、たとえ
ば、ＳｉおよびＭｏ等が好ましく用いられる。このよう
な基材は、機械加工または化学的処理による分離または
溶解等によって、ダイヤモンドから分離・除去すること
ができる。
ば、ＳｉおよびＭｏ等が好ましく用いられる。このよう
な基材は、機械加工または化学的処理による分離または
溶解等によって、ダイヤモンドから分離・除去すること
ができる。
【００３６】第３の発明に従う方法において、ダイヤモ
ンドが形成されるべき基材の表面は、面粗さＲmax が１
μｍ以下、好ましくは０．２μｍ以下となるよう鏡面仕
上げされていることがより好ましい。
ンドが形成されるべき基材の表面は、面粗さＲmax が１
μｍ以下、好ましくは０．２μｍ以下となるよう鏡面仕
上げされていることがより好ましい。
【００３７】第３の発明においては、気相合成後、基材
を分離または除去して得られたダイヤモンド材は、工具
基体にろう付けされる。ろう付けにあたり、基材と接触
していたダイヤモンド面側、すなわち結晶成長開始面側
が、先端面側とされる。したがって、この面側と対向す
る面側、すなわち結晶成長の終了面側が、通常、ろう付
け面とされる。
を分離または除去して得られたダイヤモンド材は、工具
基体にろう付けされる。ろう付けにあたり、基材と接触
していたダイヤモンド面側、すなわち結晶成長開始面側
が、先端面側とされる。したがって、この面側と対向す
る面側、すなわち結晶成長の終了面側が、通常、ろう付
け面とされる。
【００３８】このろう付けされるべき面には、上述した
ようなメタライズ層がろう付けに先立って形成されるこ
とが好ましい。ろう付けは、このメタライズ層を介して
効果的に行なうことができる。
ようなメタライズ層がろう付けに先立って形成されるこ
とが好ましい。ろう付けは、このメタライズ層を介して
効果的に行なうことができる。
【００３９】なお、第１〜第３の発明において、ボンデ
ィングツールに用いられるダイヤモンドの厚みは、たと
えば５μｍ〜３ｍｍが好ましく、５〜３００μｍがより
好ましい。
ィングツールに用いられるダイヤモンドの厚みは、たと
えば５μｍ〜３ｍｍが好ましく、５〜３００μｍがより
好ましい。
【００４０】
【発明の作用効果】第１の発明に従うボンディングツー
ルでは、先端面が硬度の最も高い（１１１）面で占めら
れている。したがって、圧着のための先端面は従来に比
べてより摩耗されにくい。このようなツールは、従来よ
りも耐摩耗性により優れたものである。
ルでは、先端面が硬度の最も高い（１１１）面で占めら
れている。したがって、圧着のための先端面は従来に比
べてより摩耗されにくい。このようなツールは、従来よ
りも耐摩耗性により優れたものである。
【００４１】第２の発明に従う方法では、硬度の高い
（１１１）面が配向したダイヤモンド上に硬度の低い結
晶面を配向させたダイヤモンド層を堆積させる。このダ
イヤモンド層は硬度が低いため、容易に鏡面研磨加工を
施すことができる。
（１１１）面が配向したダイヤモンド上に硬度の低い結
晶面を配向させたダイヤモンド層を堆積させる。このダ
イヤモンド層は硬度が低いため、容易に鏡面研磨加工を
施すことができる。
【００４２】したがって、ダイヤモンド層側が先端面と
なるよう基材をろう付けした後、ダイヤモンド層を鏡面
研磨加工により除去して（１１１）面を露出させれば、
平坦度が高く、しかも（１１１）面でほとんど構成され
る先端面を提供することができる。
なるよう基材をろう付けした後、ダイヤモンド層を鏡面
研磨加工により除去して（１１１）面を露出させれば、
平坦度が高く、しかも（１１１）面でほとんど構成され
る先端面を提供することができる。
【００４３】第３の発明に従う方法では、まず、鏡面仕
上げされた基材面上に気相合成によりダイヤモンドを堆
積させる。したがって、ダイヤモンド合成後、基材を分
離または除去して得られたダイヤモンド材において、基
材と接触していた面は鏡面となっている。この面は、研
磨仕上げを行なう必要がないか、必要があっても簡単な
研磨仕上げで十分である。
上げされた基材面上に気相合成によりダイヤモンドを堆
積させる。したがって、ダイヤモンド合成後、基材を分
離または除去して得られたダイヤモンド材において、基
材と接触していた面は鏡面となっている。この面は、研
磨仕上げを行なう必要がないか、必要があっても簡単な
研磨仕上げで十分である。
【００４４】さらに、基材面と平行に（１１１）面が配
向するよう気相合成を行なうので、ダイヤモンド材にお
いて基材と接触していた面は、ほとんど（１１１）面で
占められている。したがって、基材と接触していた面が
先端面となるようダイヤモンド材を工具基体にろう付け
すれば、容易に従来よりも耐摩耗性の優れたツールを得
ることができる。
向するよう気相合成を行なうので、ダイヤモンド材にお
いて基材と接触していた面は、ほとんど（１１１）面で
占められている。したがって、基材と接触していた面が
先端面となるようダイヤモンド材を工具基体にろう付け
すれば、容易に従来よりも耐摩耗性の優れたツールを得
ることができる。
【００４５】以上第２および第３の発明に従えば、平坦
で、かつ（１１１）面で実質的に構成される先端面を備
えたボンディングツールを提供することができる。この
ようなツールは、従来よりも耐摩耗性により優れたもの
である。
で、かつ（１１１）面で実質的に構成される先端面を備
えたボンディングツールを提供することができる。この
ようなツールは、従来よりも耐摩耗性により優れたもの
である。
【００４６】
【実施例】実施例１ 一辺２０ｍｍ、厚さ５ｍｍのＳｉＣ焼結体からなる基材
を準備した。
を準備した。
【００４７】フィラメントに直径０．５ｍｍ、長さ１０
０ｍｍのタングステン線を用いた公知の熱フィラメント
ＣＶＤ法により、以下の条件でＳｉＣ基材上に厚さ約１
００μｍのダイヤモンドを堆積させた。
０ｍｍのタングステン線を用いた公知の熱フィラメント
ＣＶＤ法により、以下の条件でＳｉＣ基材上に厚さ約１
００μｍのダイヤモンドを堆積させた。
【００４８】 原料ガス（流量）：ＣＨ4 ／Ｈ2 ＝１％、総流量１００
０ｃｃ／ｍｉｎ ガス圧力：８０Ｔｏｒｒ フィラメント温度：２２００℃ フィラメント−基板間距離：５ｍｍ 基板温度：９２０℃ 形成されたダイヤモンドについてＸ線解析を行なった結
果、（１１１）面の（２２０）面に対するピーク強度比
Ｉ（１１１）／Ｉ（２２０）は２０であり、（１１１）
面について強い配向性が得られたことがわかった。
０ｃｃ／ｍｉｎ ガス圧力：８０Ｔｏｒｒ フィラメント温度：２２００℃ フィラメント−基板間距離：５ｍｍ 基板温度：９２０℃ 形成されたダイヤモンドについてＸ線解析を行なった結
果、（１１１）面の（２２０）面に対するピーク強度比
Ｉ（１１１）／Ｉ（２２０）は２０であり、（１１１）
面について強い配向性が得られたことがわかった。
【００４９】また、（１１１）面のロッキングカーブに
おけるＦＷＨＭ値を求めた結果、６°であった。一方、
（２２０）面のロッキングカーブにおけるＦＷＨＭ値は
１４°であった。
おけるＦＷＨＭ値を求めた結果、６°であった。一方、
（２２０）面のロッキングカーブにおけるＦＷＨＭ値は
１４°であった。
【００５０】引き続いて、以下の条件による熱フィラメ
ントＣＶＤを行ない、形成させた多結晶ダイヤモンド上
にさらにダイヤモンド層を約４０μｍの厚みで堆積させ
た。
ントＣＶＤを行ない、形成させた多結晶ダイヤモンド上
にさらにダイヤモンド層を約４０μｍの厚みで堆積させ
た。
【００５１】 原料ガス（流量）：ＣＨ4 ／Ｈ2 ＝８％、総流量１００
０ｃｃ／ｍｉｎ ガス圧力：８０Ｔｏｒｒ フィラメント温度：２４００℃ フィラメント−基板間距離：５ｍｍ 基板温度：９２０℃ 薄膜Ｘ線解析の結果、新たに形成させたダイヤモンド層
のＩ（１１１）／Ｉ（２２０）は０．４であり、基材面
と平行に（２２０）面に配向していることが明らかにな
った。
０ｃｃ／ｍｉｎ ガス圧力：８０Ｔｏｒｒ フィラメント温度：２４００℃ フィラメント−基板間距離：５ｍｍ 基板温度：９２０℃ 薄膜Ｘ線解析の結果、新たに形成させたダイヤモンド層
のＩ（１１１）／Ｉ（２２０）は０．４であり、基材面
と平行に（２２０）面に配向していることが明らかにな
った。
【００５２】次に、このようにして合成条件の異なるダ
イヤモンドを二層蒸着させたＳｉＣ基材面に、そのまま
ＴｉおよびＮｉをそれぞれ２μｍずつ蒸着してメタライ
ズ層を形成した後、このメタライズ層を介してステンレ
ス製のシャンクに銀ろうを用い、ＳｉＣ基材を真空ろう
付けした。
イヤモンドを二層蒸着させたＳｉＣ基材面に、そのまま
ＴｉおよびＮｉをそれぞれ２μｍずつ蒸着してメタライ
ズ層を形成した後、このメタライズ層を介してステンレ
ス製のシャンクに銀ろうを用い、ＳｉＣ基材を真空ろう
付けした。
【００５３】ろう付け直後のボンディングツールについ
てその主要部を図１（ａ）に示す。ボンディングツール
１０において、ステンレス製のシャンク１上には、ろう
付け層２、メタライズ層３を介してＳｉＣ基材４が設け
られる。また、基材４上には、厚さ約１００μｍの（１
１１）面配向ダイヤモンド５および厚さ約４０μｍの
（２２０）面配向ダイヤモンド層６が順次堆積されてい
る。
てその主要部を図１（ａ）に示す。ボンディングツール
１０において、ステンレス製のシャンク１上には、ろう
付け層２、メタライズ層３を介してＳｉＣ基材４が設け
られる。また、基材４上には、厚さ約１００μｍの（１
１１）面配向ダイヤモンド５および厚さ約４０μｍの
（２２０）面配向ダイヤモンド層６が順次堆積されてい
る。
【００５４】次に、図１（ａ）で示される（２２０）面
配向ダイヤモンド層６を、ラップ処理により除去してい
った。この鏡面加工によって、先に形成させたダイヤモ
ンドの（１１１）面を露出させるとともに、面粗さＲ
max ０．１μｍの鏡面を得ることができた。また、得ら
れた先端面についてＸ線解析を行なったところ、Ｉ（１
１１）／Ｉ（２２０）＝１５であり、先端面を構成する
主要なダイヤモンド結晶面は（１１１）面であった。
配向ダイヤモンド層６を、ラップ処理により除去してい
った。この鏡面加工によって、先に形成させたダイヤモ
ンドの（１１１）面を露出させるとともに、面粗さＲ
max ０．１μｍの鏡面を得ることができた。また、得ら
れた先端面についてＸ線解析を行なったところ、Ｉ（１
１１）／Ｉ（２２０）＝１５であり、先端面を構成する
主要なダイヤモンド結晶面は（１１１）面であった。
【００５５】このようにして得られたボンディングツー
ルの主要部を図１（ｂ）に示す。ボンディングツール１
０において、シャンク１にろう付けされたＳｉＣ基材４
上には（１１１）面配向ダイヤモンド５が設けられる。
このツールの先端面１５は、平坦にされているととも
に、その大部分が（１１１）面で構成される。
ルの主要部を図１（ｂ）に示す。ボンディングツール１
０において、シャンク１にろう付けされたＳｉＣ基材４
上には（１１１）面配向ダイヤモンド５が設けられる。
このツールの先端面１５は、平坦にされているととも
に、その大部分が（１１１）面で構成される。
【００５６】また、ボンディングツール全体の形状は図
２に示すとおりであり、シャンク１上にＳｉＣ基材４を
介して気相合成ダイヤモンド５が設けられている。上述
したように、圧着のための先端面１５は、その大部分が
（１１１）面で構成される。
２に示すとおりであり、シャンク１上にＳｉＣ基材４を
介して気相合成ダイヤモンド５が設けられている。上述
したように、圧着のための先端面１５は、その大部分が
（１１１）面で構成される。
【００５７】以上のように構成されるボンディングツー
ルの耐久テストをボンディング装置に実装して行なった
ところ、２００万回の使用に耐えた。
ルの耐久テストをボンディング装置に実装して行なった
ところ、２００万回の使用に耐えた。
【００５８】実施例２ Ｒmax ０．２μｍ以下となるよう鏡面仕上げしたＳｉ基
材を用い、実施例１と同様のタングステンフィラメント
を用いた熱フィラメントＣＶＤにより以下の条件で、Ｓ
ｉ鏡面上に厚さ４０μｍの多結晶ダイヤモンドを形成さ
せた。
材を用い、実施例１と同様のタングステンフィラメント
を用いた熱フィラメントＣＶＤにより以下の条件で、Ｓ
ｉ鏡面上に厚さ４０μｍの多結晶ダイヤモンドを形成さ
せた。
【００５９】 原料ガス（流量）：ＣＨ4 ／Ｈ2 ＝１％、Ｏ2 ／ＣＨ4
＝２０％、総流量１０００ｃｃ／ｍｉｎ ガス圧力：６０Ｔｏｒｒ フィラメント温度：２２００℃ フィラメント−基板間距離：７ｍｍ 基板温度：８８０℃ 引き続いて、以下の条件による熱フィラメントＣＶＤを
行ない、形成させた多結晶ダイヤモンド上にさらにダイ
ヤモンドを約３１０μｍの厚さで堆積させた。
＝２０％、総流量１０００ｃｃ／ｍｉｎ ガス圧力：６０Ｔｏｒｒ フィラメント温度：２２００℃ フィラメント−基板間距離：７ｍｍ 基板温度：８８０℃ 引き続いて、以下の条件による熱フィラメントＣＶＤを
行ない、形成させた多結晶ダイヤモンド上にさらにダイ
ヤモンドを約３１０μｍの厚さで堆積させた。
【００６０】 原料ガス（流量）：ＣＨ4 ／Ｈ2 ＝１２％、ＣＯ2 ／Ｃ
Ｈ4 ＝１０％、総流量１０００ｃｃ／ｍｉｎ ガス圧力：１２０Ｔｏｒｒ フィラメント温度：２４００℃ フィラメント−基板間距離：５ｍｍ 基板温度：９２０℃ 最初に形成させたダイヤモンドのＸ線解析においてＩ
（１１１）／Ｉ（２２０）は４０であり、最初のダイヤ
モンド形成においては基材面に平行に（１１１）面が強
く配向していることがわかった。
Ｈ4 ＝１０％、総流量１０００ｃｃ／ｍｉｎ ガス圧力：１２０Ｔｏｒｒ フィラメント温度：２４００℃ フィラメント−基板間距離：５ｍｍ 基板温度：９２０℃ 最初に形成させたダイヤモンドのＸ線解析においてＩ
（１１１）／Ｉ（２２０）は４０であり、最初のダイヤ
モンド形成においては基材面に平行に（１１１）面が強
く配向していることがわかった。
【００６１】一方、後に形成させたダイヤモンド層で
は、Ｉ（１１１）／Ｉ（２２０）は０．０１であり、基
材面に平行に（２２０）面が強く配向していることが明
らかになった。
は、Ｉ（１１１）／Ｉ（２２０）は０．０１であり、基
材面に平行に（２２０）面が強く配向していることが明
らかになった。
【００６２】次に、このようにして合成条件の異なるダ
イヤモンドを二層蒸着させたＳｉ基材をフッ硝酸により
溶解除去してダイヤモンド材を得た。
イヤモンドを二層蒸着させたＳｉ基材をフッ硝酸により
溶解除去してダイヤモンド材を得た。
【００６３】得られたダイヤモンド材において、結晶成
長の終了面に厚さ１μｍでＴｉ、厚さ２μｍでＮｉを順
次積層した後、このメタライズ層が形成された面を接合
面としてステンレス製のシャンクに銀ろうを用いて上記
ダイヤモンド材を真空ろう付けした。ろう付け後得られ
た先端面のＲmax は０．１μｍであった。
長の終了面に厚さ１μｍでＴｉ、厚さ２μｍでＮｉを順
次積層した後、このメタライズ層が形成された面を接合
面としてステンレス製のシャンクに銀ろうを用いて上記
ダイヤモンド材を真空ろう付けした。ろう付け後得られ
た先端面のＲmax は０．１μｍであった。
【００６４】得られた工具についてその主要部を図３に
示す。ボンディングツール２０において、ステンレス製
のシャンク１１上にはろう付け層１２、メタライズ層１
３を介してダイヤモンド材２５が設けられる。また、ダ
イヤモンド材２５は、その先端面１５から約４０μｍの
深さまでの部分Ａは（１１１）面が配向したダイヤモン
ドで占められ、深さ約４０μｍから深さ約３５０μｍま
での部分Ｂは、（２２０）面が配向したダイヤモンドで
占められる。
示す。ボンディングツール２０において、ステンレス製
のシャンク１１上にはろう付け層１２、メタライズ層１
３を介してダイヤモンド材２５が設けられる。また、ダ
イヤモンド材２５は、その先端面１５から約４０μｍの
深さまでの部分Ａは（１１１）面が配向したダイヤモン
ドで占められ、深さ約４０μｍから深さ約３５０μｍま
での部分Ｂは、（２２０）面が配向したダイヤモンドで
占められる。
【００６５】以上のように構成されるボンディングツー
ルの耐久テストをボンディング装置に実装して行なった
ところ、３００万回の使用に耐えた。
ルの耐久テストをボンディング装置に実装して行なった
ところ、３００万回の使用に耐えた。
【００６６】比較例 一方、実施例１と同じＳｉＣ基材を用いて、上述した熱
フィラメントＣＶＤにより以下の条件で、基材上に厚さ
約１００μｍの多結晶ダイヤモンドを形成させた。
フィラメントＣＶＤにより以下の条件で、基材上に厚さ
約１００μｍの多結晶ダイヤモンドを形成させた。
【００６７】 原料ガス（流量）：ＣＨ4 ／Ｈ2 ＝２．５％、総流量１
０００ｃｃ／ｍｉｎ ガス圧力：８０Ｔｏｒｒ フィラメント温度：２１００℃ フィラメント−基板間距離：６ｍｍ 基板温度：９００℃ 引き続いて、以下の条件による熱フィラメントＣＶＤを
行ない、形成させた多結晶ダイヤモンド上にさらにダイ
ヤモンドを４０μｍ堆積させた。
０００ｃｃ／ｍｉｎ ガス圧力：８０Ｔｏｒｒ フィラメント温度：２１００℃ フィラメント−基板間距離：６ｍｍ 基板温度：９００℃ 引き続いて、以下の条件による熱フィラメントＣＶＤを
行ない、形成させた多結晶ダイヤモンド上にさらにダイ
ヤモンドを４０μｍ堆積させた。
【００６８】 原料ガス（流量）：ＣＨ4 ／Ｈ2 ＝３．５％ ガス圧力：８０Ｔｏｒｒ フィラメント温度：２１００℃ フィラメント−基板間距離：６ｍｍ 基板温度：９２０℃ 最初に形成させたダイヤモンドのＸ線解析において、Ｉ
（１１１）／Ｉ（２２０）は０．１０であった。また、
後に形成させたダイヤモンドではＩ（１１１）／Ｉ（２
２０）は０．０５であった。したがって、形成させたダ
イヤモンドは、ともに（２２０）面が強く配向してい
た。
（１１１）／Ｉ（２２０）は０．１０であった。また、
後に形成させたダイヤモンドではＩ（１１１）／Ｉ（２
２０）は０．０５であった。したがって、形成させたダ
イヤモンドは、ともに（２２０）面が強く配向してい
た。
【００６９】このようにして合成条件の異なるダイヤモ
ンドを二層蒸着させたＳｉＣ基材の面に、厚さ１μｍで
Ｔｉ、厚さ２μｍでＮｉを順次積層した後、このメタラ
イズ層が形成された面を接合面として、ステンレス製の
シャンクに銀ろうを用いて基材を真空ろう付けした。
ンドを二層蒸着させたＳｉＣ基材の面に、厚さ１μｍで
Ｔｉ、厚さ２μｍでＮｉを順次積層した後、このメタラ
イズ層が形成された面を接合面として、ステンレス製の
シャンクに銀ろうを用いて基材を真空ろう付けした。
【００７０】その後、ダイヤモンド面をさらに研磨仕上
げ加工して先に形成させたダイヤモンドの面を出し、先
端面の面粗さＲmax が０．１μｍのボンディングツール
を作成した。
げ加工して先に形成させたダイヤモンドの面を出し、先
端面の面粗さＲmax が０．１μｍのボンディングツール
を作成した。
【００７１】以上のように構成されるボンディングツー
ルの耐久テストをボンディング装置に実装して行なった
ところ、５万回の使用で圧着面側のダイヤモンドおよび
ＳｉＣ基材にクラックが発生した。
ルの耐久テストをボンディング装置に実装して行なった
ところ、５万回の使用で圧着面側のダイヤモンドおよび
ＳｉＣ基材にクラックが発生した。
【図１】実施例１においてボンディングツールを製造す
るための工程を示す概略断面図である。
るための工程を示す概略断面図である。
【図２】実施例１において作成されたボンディングツー
ルを示す斜視図である。
ルを示す斜視図である。
【図３】実施例２において作成されたボンディングツー
ルの概略を示す断面図である。
ルの概略を示す断面図である。
１、１１ シャンク ２、１２ ろう付け層 ３、１３ メタライズ層 ４ ＳｉＣ基材 ５ （１１１）面配向ダイヤモンド ６ （２２０）面配向ダイヤモンド １０、２０ ボンディングツール １５ 先端面 ２５ ダイヤモンド材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−224349（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−67750（ＪＰ，Ｕ) ”結晶工学ハンドブック”、共立出版 株式会社、編集委員長山本美喜雄、1985 年９月25日初版４刷発行、1321頁、Ａ. 硬さの方向性 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/603 H01L 21/60 311
Claims (4)
- 【請求項１】 圧着のための先端面を気相合成された多
結晶ダイヤモンドで構成したボンディングツールにおい
て、 前記先端面を構成する主要なダイヤモンド結晶面が（１
１１）面であり、 前記先端面は研磨仕上げされており、かつ 前記先端面か
らＸ線を入射して得られる（１１１）面のロッキングカ
ーブのＦＷＨＭ値が２０度以内である ことを特徴とす
る、ボンディングツール。 - 【請求項２】 Ｘ線解析による（１１１）面の強度を１
００としたとき、（２２０）面、（３１１）面、（４０
０）面および（３３１）面の強度は各々８０以下である
ことを特徴とする、請求項１に記載のボンディングツー
ル。 - 【請求項３】 圧着のための先端面を気相合成された多
結晶ダイヤモンドで構成したボンディングツールの製造
方法であって、 ダイヤモンドを堆積させるべき面を有する基材を準備す
る工程と、 前記面に対して平行に（１１１）面が配向するよう気相
合成により前記面上にダイヤモンドを堆積させる工程
と、 次いで、前記ダイヤモンド上に（１１１）面より硬度の
低い結晶面が配向するようダイヤモンド層を堆積させる
工程と、 前記ダイヤモンド層を前記先端面として前記基材を工具
基体にろう付けする工程と、 前記ダイヤモンド層を鏡面研磨加工により除去してい
き、前記（１１１）面を露出させる工程とを備える、ボ
ンディングツールの製造方法。 - 【請求項４】 圧着のための先端面を気相合成された多
結晶ダイヤモンドで構成したボンディングツールの製造
方法であって、 ダイヤモンドを堆積させるべき鏡面仕上げされた面を有
する基材を準備する工程と、 前記面に対して平行に（１１１）面が配向するよう気相
合成により前記面上にダイヤモンドを堆積させる工程
と、 ダイヤモンドが堆積されている前記基材を分離または除
去してダイヤモンド材を得る工程と、 前記ダイヤモンド材で前記基材に接触していた面側を前
記先端面として前記ダイヤモンド材を工具基体にろう付
けする工程とを備える、ボンディングツールの製造方
法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10481092A JP3189372B2 (ja) | 1992-04-23 | 1992-04-23 | ボンディングツールおよびその製造方法 |
| US08/041,545 US5370299A (en) | 1992-04-23 | 1993-04-02 | Bonding tool having diamond head and method of manufacturing the same |
| DE69313911T DE69313911T2 (de) | 1992-04-23 | 1993-04-22 | Verbindungswerkzeug mit Diamantkopf und dessen Herstellungsverfahren |
| KR1019930006766A KR0133165B1 (ko) | 1992-04-23 | 1993-04-22 | 다이아몬드헤드를 갖는 본딩툴 및 이의제조방법 |
| EP93106560A EP0567124B1 (en) | 1992-04-23 | 1993-04-22 | Bonding tool having diamond head and method of manufacturing the same |
| US08/309,842 US5516027A (en) | 1992-04-23 | 1994-09-20 | Bonding tool having a diamond head and method of manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10481092A JP3189372B2 (ja) | 1992-04-23 | 1992-04-23 | ボンディングツールおよびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05299478A JPH05299478A (ja) | 1993-11-12 |
| JP3189372B2 true JP3189372B2 (ja) | 2001-07-16 |
Family
ID=14390776
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10481092A Expired - Lifetime JP3189372B2 (ja) | 1992-04-23 | 1992-04-23 | ボンディングツールおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3189372B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7948107B2 (en) | 2005-10-19 | 2011-05-24 | Marine Current Turbines Limited | Conversion of energy in waves and in tidal flow |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4646484B2 (ja) * | 2002-07-31 | 2011-03-09 | 株式会社神戸製鋼所 | ダイヤモンドの製造方法 |
| US9194189B2 (en) | 2011-09-19 | 2015-11-24 | Baker Hughes Incorporated | Methods of forming a cutting element for an earth-boring tool, a related cutting element, and an earth-boring tool including such a cutting element |
-
1992
- 1992-04-23 JP JP10481092A patent/JP3189372B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| "結晶工学ハンドブック"、共立出版株式会社、編集委員長山本美喜雄、１９８５年９月２５日初版４刷発行、１３２１頁、Ａ．硬さの方向性 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7948107B2 (en) | 2005-10-19 | 2011-05-24 | Marine Current Turbines Limited | Conversion of energy in waves and in tidal flow |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05299478A (ja) | 1993-11-12 |
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