JPH01113189A - 細い孔を持つセラミックス部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は細い径の口過孔を持つセラミックス部品の製造
方法に関する。

（従来の技術） 半導体素子を製造するに際して半導体チップと外部引出
し線とを接続するワイヤボンディングにおいては、外部
引出し線に用いる金Ｘｉｉ＄ｉｌをキャビラリイと呼ば
れる圧カニ具に通して半導体チップに形成されたボンデ
ィングバット上に案内し、キャビラリイの先端部で金属
線の先端に圧力を加えてボンディングバットに圧接する
とともに、半導体チップを加熱して、金属線の先端をボ
ンディングバットに接合することが行なわれている。

第５図で示すようにワイヤボンディングに用いられるキ
ャピラリイ１は、金属線を通すために筒形をなしており
、その先端部には金属線の線径に対応したミクロン単位
の細い孔２が形成しである。

このようにキャビラリイ１の先端部に細い孔２を形成す
るのは、金属線Ａを振れないように安定して保持するた
めであり、これにより金属線を目指す半導体チップに向
けて確実に案内できるとともに、キャビラリイで金属線
を加圧する時に金属線の先端を動かないように保持する
ことができる。

しかして、最近このワイヤボンディングに用いるキャビ
ラリイを、経済性、機械的強度、耐摩耗性、耐熱性など
の優れた特性を持つセラミックス材料で形成することが
検討されており、このセラミックスからなるキャビラリ
イの実用化が進められている。キャビラリイを形成する
セラミックスとしては、アルミナ、窒化けい素などが適
している。

しかして、従来セラミックスからなるキャビラリイを製
造する場合、キャビラリイ１の先端部に孔２を孔明は加
工する方法として、治具ボール盤などの工作機械におい
て孔の径に応じた径のマイクロドリルを使用し、このマ
イクロドリルを回転してキャビラリイの先端部を貫通さ
せ、孔２をキの先端部を貫通させる方法が採用されてい
る。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、前記のようにキャピラリイの先端部に細
い孔をマイクロドリルにより貫通して形成する方法には
、次の球な問題がある。すなわち、工具すなわちマイク
ロドリルの関係上、加工する孔の径に限界があり、あま
り細い径の孔を大なる長さで加工することが困難である
。具体的には、現在孔の長さ３００譚の場合孔径が３０
ｍが加工の限界となっている。そこで、キャビラリイの
先端部の厚さを小さくして、すなわち先端部に形成する
孔の長さを小さくすることにより、先端部に形成する孔
の径をさらに小さくすることが考えられる。しかし、こ
の場合キャビラリイの先端部の厚さがあまり小さいと、
セラミックスからなるキャピラリイを製造する時に、セ
ラミックス粉末からなる粉末成形体を焼結すると、焼結
体すなわちキャビラリイの先端部が破損することが多く
ある。また、大気中のレーザ加工においては孔の直径の
内壁に溶融凝固層が付着し、後工程のラップ加工に多大
な時間を要していた。

本発明は前記事情に基づいてなされたもので、必要とす
る細い径の孔を精度良く加工することができ、しかも孔
明は加工に伴いセラミックス部品を破損することがなく
、さらに溶融凝固層の付着もない細い孔を持つセラミッ
クス部品の製造方法を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段と作用）前記目的を達成
するために本発明の細い孔を持つセラミックス部品の製
造方法は、セラミックスからなる加工物をエツチング液
の中に配置し、この加工物に前記エツチング液を通して
レーザ光を照射して該加工物に細い孔を形成することを
特徴とするものである。

すなわち、セラミックスからなる加工物にレーザ光を照
射することにより、加工物の端部にその厚さに拘らず細
い径の孔を貫通して形成でき、しかも加工物をエツチン
グ液の内部に入れてレーザ加工を行なうことにより、加
工物に形成された孔の表面にレーザ光の照射により生じ
たセラミックス焼結体の溶融物がエツチング液により除
去され、表面が平滑な孔を形成することができる。

、（実施例） 以下本発明の実施例を図面について説明する。

この実施例は、第５図で示すように半導体索子を製造す
る上でワイヤボンディングを行なう装置に用いるキャビ
ラリイの先端部に孔を形成する方法について説明する。

先ず、窒化けい素やアルミナなどのセラミックス粉末を
加圧して粉末成形体を成形し、この粉末成形体を焼結し
て第２図に示すキャビラリイ１を製造する。このキャピ
ラリイ１は、孔２を形成する先端部の厚さを、粉末成形
体を焼結するときに先端部の破損を防止できる充分な大
きさとする。

すなわち、このキャピラリ１は焼結時に先端部が破損す
ることがない。

次に、第１図で示す装置を用意してキャビラリイ１に対
してレーザ加工により孔２を形成する。

この装置は、エツチング液１２を入れた液槽１１の内部
に加工物であるキャビラリイ１を直立して保持するため
の保持具１３を設け、液槽１１の天井部に設けた蓋１４
は中央部を開口して、この開口にレーザ光を透過する透
明板１５を設ける。また、液槽１１に設けたエツチング
液１２の入口１６と出口１７を液槽１１と別に設置した
液タンり１８と接続し、この液槽１１と液タンク１８と
の間を結ぶ流路にポンプ１９とフィルタ２０を設ける。

そして、キャピラリイ１を液槽１１の内部に入れ、キャ
ビラリイ１の先端部が上端となるようにキャピラリイ１
を直立した状態で保持具１３で保持する。液槽１１の内
部にエツチング液１２を入れる。このエツチング液１２
は、レーザ光の照射によりセラミックスの表面に生じる
溶融物をセラミックス表面から除去できるもの、例えば
水酸化カリウム＜ＫＯＨ）水溶液、水を使用する。

図示しないレーザ発振装置でレーザ光を発振させ、この
レーザ光Ｒを集光レンズ２１に通して液槽１１の内部に
設けたキャビラリイ１の先端部の中央に集光する。この
場合、集光レンズ２１を通ったレーザ光Ｒは液ｔｔ！１
１のｉ１４に設けた透明板１５と、液槽１１に入れたエ
ツチング液１２の内部を通ってキャビラリイ１の先端部
に達する。

レーザ光Ｒが集光したキャビラリイ１の先端部では、レ
ーザ光のエネルギーによりセラミックス焼結体の組織が
溶融して孔が明く。このため、レーザ光Ｒを所定の大き
さで集光して連続して照射することにより、キャビラリ
イ１の先端部中央にこの先端部をキャビラリイ１の軸方
向に沿って貫通する所定の細い径の孔２が形成される。

なお、レーザ光はＹＡＧレーザをを用いて発振の形式を
ＣＷ、Ｑスイッチ式として発振する方法を採用すること
が充分なビークパワーを得られることから好ましい。

また、レーザ光の照射によりキャビラリイ１の先端部に
孔２を形成する時に、孔２の表面には、レーザ光のエネ
ルギーでセラミックス焼結体の組成物の溶融したものが
発生する。一方、キャビラリイ１に形成された孔２の内
部には、液槽１１の内部に入れたエツチング液１２が浸
入する。そして、孔２の内部に浸入したエツチング液１
２が、孔２の表面にレーザ光の照射により発生したセラ
ミックス焼結体の組成物の溶融したちの＝溶融物を孔２
０表面に溶融凝固層として形成させない。

なお、ポンプ１９を駆動して液槽１１のエツチング液１
２を出口１７から液タンク１８に移送し、液タンク１８
のエツチング液１２を入口１６から液槽１１に移送する
ことにより、液槽１１のエツチング液が必要以上に温度
上昇することを防止してキャピラリイ１の孔明は加工に
支障が無いようにする。

第３図はこの様にしてキャビラリイ１の先端部に孔２を
形成した状態を示している。しかして、このキャビラリ
イ１の先端部に孔２を形成する方法によれば、キャビラ
リイ１の先端部にレーザ光Ｒを極めて小さな点の状態に
集束し、レーザ光Ｒの強力なエネルギーにより先端部の
セラミックス焼結体を溶融して貫通した孔２を形成する
ので、キャピライイ１の先端部の厚さに制約されること
なく径のミクロン単位の細い孔２を容易に形成すること
ができる。従って、従来の孔２の孔明は加工の限界であ
ったキャビラリイ１の先端部の厚さが３００譚の場合に
径が３０７ｓＬ未満の孔２を形成することが可能になる
。このことからキャビラリイ１の先端部の厚さを、セラ
ミックス粉末成形体を焼結する時に先端部が破損しない
大きさにしても容易に孔２を形成することかできる。ま
た、キャビラリイ１をエツチング液１２の中に入れてレ
ーザ光照射による孔明は加工を行なうことにより、エツ
チング液１２の作用により孔２の表面にレーザ光照射に
より発生ずる溶融物の付着を防止するので、孔２の表面
を平滑に形成すすることができる。もし、孔２の表面に
セラミックス溶融物が凝固して付着している場合には、
後の仕上げ加工によってもこの溶融凝固物が除去に時間
を要している。

レーザ加工によりキャビラリイ１の先端部に形成された
孔２は、第３図で示すようにキャビラリイ１の先端面で
開口する部分が必要とする孔径よりも大径となるテーパ
となっているので、孔明は加工の後に、機械加工により
キャビラリイ１の先端面を削り取る。この殿械加工によ
り第４図で示すように孔２のテーパ部分を削り取り、必
要とする孔径を持った孔２のストレート部分のみを残す
。

最後にキャビラリイ１の孔２に対して仕上げ加工として
ワイヤラッピングを行なう。

このようにして製造したキャビラリイ１は先端部に高い
精度の孔径をもち且つ表面が平滑な孔２が形成されてい
るので、半導体の製造工程におけるワイヤボンディング
を行なう場合に使用すると、第５図で示すように金属線
Ａを孔２に通して正確に半導体チップに送ることができ
る。

なお、本発明はワイヤボンディングに使用するキャビラ
リイに金属線を通す細い孔を形成する場合に適用するだ
けでなく、セラミックス部品にミクロン単位の細い孔、
特に細い透孔を形成する場合に広く適用することができ
る。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明の細い孔を持つセラミックス
部品の製造方法によれば、セラミックス部品に平滑な表
面を持ったミクロン単位の細い孔を正確に形成すること
ができ、しかも孔が貫通孔の場合に孔の径の大きさに拘
束されることなくセラミックス部品の貫通孔形成部の厚
さを焼結の時に破損しないように充分大きくとることが
できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の製造方法の一実施例を示し、第１図は孔
明は加工工程を示す説明図、第２図ないし第４図は各工
程におけるキャビラリイの状態を示す断面図、第５図は
キャビラリイを示す断面図である。 １・・・キャピラリイ、２・・・孔、１１・・・液槽、
１２・・・エツチング液。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）セラミックスからなる加工物をエッチング液の中
   に配置し、この加工物に前記エッチング液を通してレー
   ザ光を照射して該加工物に細い孔を形成することを特徴
   とする細い孔を持つセラミックス部品の製造方法。
2. （２）加工物はワイヤボンディングに用いるキャビラリ
   ィであり、細い孔はキャビラリイの先端部を貫通する孔
   である特許請求の範囲第１項記載の細い孔を持つセラミ
   ックス部品の製造方法。