JPH0247857B2 - Atsuchakuyokyapirarichitsupu - Google Patents
AtsuchakuyokyapirarichitsupuInfo
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- JPH0247857B2 JPH0247857B2 JP5320082A JP5320082A JPH0247857B2 JP H0247857 B2 JPH0247857 B2 JP H0247857B2 JP 5320082 A JP5320082 A JP 5320082A JP 5320082 A JP5320082 A JP 5320082A JP H0247857 B2 JPH0247857 B2 JP H0247857B2
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- sintered body
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- alumina
- chip
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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
- H01L24/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Wire Bonding (AREA)
Description
本発明は半導体装置を組立てる電気配線に用い
る圧着用キヤピラリチツプに関するものである。
半導体チツプの電極と、該半導体チツプを収納し
たパツケージのリード電極との接続には金やアル
ミニウム等の細い導線を用いているが、このよう
な接続工程には導線を先端に送出する細孔をあけ
た圧着用キヤピラリチツプ（以下、単にチツプと
称す）でもつて圧着接続している。かかるチツプ
としては石英ガラスまたはパイレツクスなどを用
いたガラス製のもの、タングステンカーバイト、
チタンカーバイトの粉末成型品を焼結した超硬質
材を用いたもの、この超硬質材と同様に粉末成形
による焼結体としたアルミナ多結晶セラミツク製
のもの、あるいはアルミナを原料とし溶融により
単結晶としたルビー、サフアイアなどで構成した
チツプが広く用いられている。このうち、耐摩耗
性が大きいという見地からアルミナ系の多結晶セ
ラミツク、コランダム系のルビーやサフアイアが
多く用いられるようになつている。この結果、チ
ツプ１本あたりのボンデイング（圧着接続）使用
可能回数も50万〜80万回と大巾に増大した。とこ
ろが、アルミナ多結晶、アルミナ単結晶などアル
ミナセラミツクは第１表に示すように破断に至る
までの歪み量δmax（mm）が小さい。
る圧着用キヤピラリチツプに関するものである。
半導体チツプの電極と、該半導体チツプを収納し
たパツケージのリード電極との接続には金やアル
ミニウム等の細い導線を用いているが、このよう
な接続工程には導線を先端に送出する細孔をあけ
た圧着用キヤピラリチツプ（以下、単にチツプと
称す）でもつて圧着接続している。かかるチツプ
としては石英ガラスまたはパイレツクスなどを用
いたガラス製のもの、タングステンカーバイト、
チタンカーバイトの粉末成型品を焼結した超硬質
材を用いたもの、この超硬質材と同様に粉末成形
による焼結体としたアルミナ多結晶セラミツク製
のもの、あるいはアルミナを原料とし溶融により
単結晶としたルビー、サフアイアなどで構成した
チツプが広く用いられている。このうち、耐摩耗
性が大きいという見地からアルミナ系の多結晶セ
ラミツク、コランダム系のルビーやサフアイアが
多く用いられるようになつている。この結果、チ
ツプ１本あたりのボンデイング（圧着接続）使用
可能回数も50万〜80万回と大巾に増大した。とこ
ろが、アルミナ多結晶、アルミナ単結晶などアル
ミナセラミツクは第１表に示すように破断に至る
までの歪み量δmax（mm）が小さい。
【表】
また、圧縮強度も小く、しかもチツプ自体非常
に口径が小さいため、作業以前に、不注意にもと
づく床面への落下等による割れや、ボンデイング
装置への取付け、調整、運転時などに破損するチ
ツプが、圧着作動により寿命を全うするものに対
し約50％あるのが実状である。そのため大きな耐
摩耗性を備え、かつ破断に至るまでの歪み量
δmax、即ち抗折強度のできる限り大きい材質で
構成されたチツプが求められていた。 本発明は上記事情に鑑みて開発したもので、チ
ツプの材質としてジルコニア（ZrO2）焼結体
（以下、ジルコニアと称す）で構成したことを特
徴とする。ジルコニアに限らずアルミナセラミツ
クに対し、応力を印加した場合、応力に比例した
歪み量δが発生し、ある点で破壊に至る。このよ
うな歪み量が小さく、塑性変形域がなく弾性域で
破壊するいわゆる脆性破壊をする。またセラミツ
クに応力が加わり微細なクラツクが発生すると塑
性変形という領域をもたないため、発生したクラ
ツクに応力の全てが集中し、クラツクの進展に伴
つて破壊に達するというメカニズムを経る。とこ
ろがセラミツクのうちジルコニアは温度に依存し
て単斜晶系、正方晶系、立方晶系の結晶態をもつ
ている。このうち単斜晶系では線膨張係数が最も
大きく、そのため体積が増大し、クラツクが入り
易すい。このような温度依存性を有するジルコニ
アは、焼成後の常温状態においても立方晶系、正
方晶系の各晶系態が完全に単斜晶系に戻ることな
く混在した状態を部分安定化ジルコニアといわれ
る高強度、高靭性をもつた焼結体である。このよ
うな部分安定化ジルコニアは微粒子化した原料粉
末にマグネシア（Mgo）又はイツトリア（Y2O3）
等を添加することによつて焼成後、常温状態に戻
つてもジルコニア中の立方晶系、正方晶系が完全
に単斜晶に戻ることなく、立方晶60〜65％正方晶
35〜40％、単斜晶５％以下という状態で維持し、
本来なら不安定な正方晶を準安定な状態でマトリ
ツクス中に残存させることができる。かかる如
く、元来、常温で存在しないような正方晶を準安
定な状態で維持できるのはジルコニア結晶の隙間
を埋めているマトリツクスがある圧縮力で正方晶
を包んでいるからであり、Mgoが３モル％
（Y2O3で2.5〜３モル％）前後の時が最も大きな
強度を有することも判明している。このジルコニ
アが大きな強度をもつのはマトリツク中に分散さ
れた正方晶のジルコニア結晶に破損の発端となる
クラツクが突き当り、その部分は、それまで周囲
から受けていた圧力バランスがくずれることにな
り、クラツクの突き当つた正方晶のジルコニア結
晶は直ちに単斜晶に相転移するため、ごくわずか
であるが体積膨張し、内部に圧縮応力を発生させ
る。 この結果、ジルコニア（焼結体）の表面近傍に
あつたクラツクは押し縮められて小さくなる。ま
た焼結体に外部応力が加わりクラツクが成長（進
展）していきクラツク先端が分散している正方晶
粒子に突き当つた場合、周囲の圧縮応力から解放
された正方晶は単斜晶に相転移して体積膨張し、
クラツクの先端を押しつぶすように作用するとい
う準安定な正方晶ジルコニア粒子が焼成体破壊の
元凶であるクラツクを潰すことがジルコニア焼結
体を高強度、強靭性にしている機構を成している
ものと考えられている。 上記のように焼結体としての機構をもつた部分
安定化ジルコニアの有する破断に至るまでの歪み
量δmax（mm）（第１表に相当）は19.9×10-3で、
従来の多結晶アルミナ、ルビー、サフアイアにく
らべ約４〜５倍の歪み量をもつている。しかも圧
縮強度Pmax〔Kg／mm2〕は第２表に示すように従
来最高とされていた多結晶アルミナ、ルビー、サ
フアイアよりも大きい結果が得られた。
に口径が小さいため、作業以前に、不注意にもと
づく床面への落下等による割れや、ボンデイング
装置への取付け、調整、運転時などに破損するチ
ツプが、圧着作動により寿命を全うするものに対
し約50％あるのが実状である。そのため大きな耐
摩耗性を備え、かつ破断に至るまでの歪み量
δmax、即ち抗折強度のできる限り大きい材質で
構成されたチツプが求められていた。 本発明は上記事情に鑑みて開発したもので、チ
ツプの材質としてジルコニア（ZrO2）焼結体
（以下、ジルコニアと称す）で構成したことを特
徴とする。ジルコニアに限らずアルミナセラミツ
クに対し、応力を印加した場合、応力に比例した
歪み量δが発生し、ある点で破壊に至る。このよ
うな歪み量が小さく、塑性変形域がなく弾性域で
破壊するいわゆる脆性破壊をする。またセラミツ
クに応力が加わり微細なクラツクが発生すると塑
性変形という領域をもたないため、発生したクラ
ツクに応力の全てが集中し、クラツクの進展に伴
つて破壊に達するというメカニズムを経る。とこ
ろがセラミツクのうちジルコニアは温度に依存し
て単斜晶系、正方晶系、立方晶系の結晶態をもつ
ている。このうち単斜晶系では線膨張係数が最も
大きく、そのため体積が増大し、クラツクが入り
易すい。このような温度依存性を有するジルコニ
アは、焼成後の常温状態においても立方晶系、正
方晶系の各晶系態が完全に単斜晶系に戻ることな
く混在した状態を部分安定化ジルコニアといわれ
る高強度、高靭性をもつた焼結体である。このよ
うな部分安定化ジルコニアは微粒子化した原料粉
末にマグネシア（Mgo）又はイツトリア（Y2O3）
等を添加することによつて焼成後、常温状態に戻
つてもジルコニア中の立方晶系、正方晶系が完全
に単斜晶に戻ることなく、立方晶60〜65％正方晶
35〜40％、単斜晶５％以下という状態で維持し、
本来なら不安定な正方晶を準安定な状態でマトリ
ツクス中に残存させることができる。かかる如
く、元来、常温で存在しないような正方晶を準安
定な状態で維持できるのはジルコニア結晶の隙間
を埋めているマトリツクスがある圧縮力で正方晶
を包んでいるからであり、Mgoが３モル％
（Y2O3で2.5〜３モル％）前後の時が最も大きな
強度を有することも判明している。このジルコニ
アが大きな強度をもつのはマトリツク中に分散さ
れた正方晶のジルコニア結晶に破損の発端となる
クラツクが突き当り、その部分は、それまで周囲
から受けていた圧力バランスがくずれることにな
り、クラツクの突き当つた正方晶のジルコニア結
晶は直ちに単斜晶に相転移するため、ごくわずか
であるが体積膨張し、内部に圧縮応力を発生させ
る。 この結果、ジルコニア（焼結体）の表面近傍に
あつたクラツクは押し縮められて小さくなる。ま
た焼結体に外部応力が加わりクラツクが成長（進
展）していきクラツク先端が分散している正方晶
粒子に突き当つた場合、周囲の圧縮応力から解放
された正方晶は単斜晶に相転移して体積膨張し、
クラツクの先端を押しつぶすように作用するとい
う準安定な正方晶ジルコニア粒子が焼成体破壊の
元凶であるクラツクを潰すことがジルコニア焼結
体を高強度、強靭性にしている機構を成している
ものと考えられている。 上記のように焼結体としての機構をもつた部分
安定化ジルコニアの有する破断に至るまでの歪み
量δmax（mm）（第１表に相当）は19.9×10-3で、
従来の多結晶アルミナ、ルビー、サフアイアにく
らべ約４〜５倍の歪み量をもつている。しかも圧
縮強度Pmax〔Kg／mm2〕は第２表に示すように従
来最高とされていた多結晶アルミナ、ルビー、サ
フアイアよりも大きい結果が得られた。
【表】
なお、この圧縮強度は、同一条件の棒状部材を
ホルダーに固定し、支持される部位がホルダーの
締め付けにより破断する時の外圧を測定したもの
である。 なお、歪み量δmaxは次式で表わされる。 δmax＝Mmax・l2／３・Ｅ・１ ここでMmaxはキヤピラリーチツブが破断する
ときの最大曲げモーメントであるが、この測定試
料としてキヤピラリチツプ外径1.588mm、内径
0.75mmの管状体で、ｌとしてキヤピラリーチツプ
を固定した支持部下端より先端部までが３mmのも
のを用い、Ｅは各材質固有のヤング率、Ｉは断面
二次モーメントで上記のキヤビラリチツプの内外
径値より算出された値（0.3mm4）であり、これら
のうち材質ごとのMmax、Ｅの値としては次の
第３表に挙げたものによりδmaxを算出した。
ホルダーに固定し、支持される部位がホルダーの
締め付けにより破断する時の外圧を測定したもの
である。 なお、歪み量δmaxは次式で表わされる。 δmax＝Mmax・l2／３・Ｅ・１ ここでMmaxはキヤピラリーチツブが破断する
ときの最大曲げモーメントであるが、この測定試
料としてキヤピラリチツプ外径1.588mm、内径
0.75mmの管状体で、ｌとしてキヤピラリーチツプ
を固定した支持部下端より先端部までが３mmのも
のを用い、Ｅは各材質固有のヤング率、Ｉは断面
二次モーメントで上記のキヤビラリチツプの内外
径値より算出された値（0.3mm4）であり、これら
のうち材質ごとのMmax、Ｅの値としては次の
第３表に挙げたものによりδmaxを算出した。
【表】
上述の如く、従来から最上とされていた多結晶
アルミナ、ルビー、サフアイア製のキヤピラリー
チツプに対し、ジルコニア製のチツプが、とりわ
け歪み量が大きく、破損し難いことが判明した
が、単斜晶の比率が異なる数種のジルコニア焼結
体を用いて同一形状のキヤピラリーチツプを製作
し、それらの抗折強度〔Kg／mm2〕（歪み量に関係
する）を比較したところ、焼結体中の単斜晶の残
存量が10％以下で、かつジルコニア粒子の粒径が
1μ以下で、好ましくは0.2〜0.3μｍのものが最も
折損し難いものであるという結果が得られた。 以上のように本発明によるキヤピラリーチツプ
によれば、他のアルミナ系セラミツクに比べ歪み
量が大きく靭性が高いジルコニア焼結体で構成し
たものであるため、落下による衝撃、調整時や運
転時の予期せぬ外力に対し、破損し難く、しかも
圧縮に対しても強いことからチツプをホルダーへ
取付ける際の最大トルクに対しても破損し難いな
ど、取扱いやすく、長時間に亘つて安定したボン
デイング作業を行うことができる。
アルミナ、ルビー、サフアイア製のキヤピラリー
チツプに対し、ジルコニア製のチツプが、とりわ
け歪み量が大きく、破損し難いことが判明した
が、単斜晶の比率が異なる数種のジルコニア焼結
体を用いて同一形状のキヤピラリーチツプを製作
し、それらの抗折強度〔Kg／mm2〕（歪み量に関係
する）を比較したところ、焼結体中の単斜晶の残
存量が10％以下で、かつジルコニア粒子の粒径が
1μ以下で、好ましくは0.2〜0.3μｍのものが最も
折損し難いものであるという結果が得られた。 以上のように本発明によるキヤピラリーチツプ
によれば、他のアルミナ系セラミツクに比べ歪み
量が大きく靭性が高いジルコニア焼結体で構成し
たものであるため、落下による衝撃、調整時や運
転時の予期せぬ外力に対し、破損し難く、しかも
圧縮に対しても強いことからチツプをホルダーへ
取付ける際の最大トルクに対しても破損し難いな
ど、取扱いやすく、長時間に亘つて安定したボン
デイング作業を行うことができる。
Claims (1)
- １ 内部に電気配線用の細線を通す細孔を備えた
チツプを、単斜晶系の残存量が10％以下で、かつ
粒子径が1μｍ以下のジルコニア焼結体で構成し
たことを特徴とする圧着用キヤピラリチツプ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5320082A JPH0247857B2 (ja) | 1982-03-30 | 1982-03-30 | Atsuchakuyokyapirarichitsupu |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5320082A JPH0247857B2 (ja) | 1982-03-30 | 1982-03-30 | Atsuchakuyokyapirarichitsupu |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58169919A JPS58169919A (ja) | 1983-10-06 |
| JPH0247857B2 true JPH0247857B2 (ja) | 1990-10-23 |
Family
ID=12936227
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5320082A Expired - Lifetime JPH0247857B2 (ja) | 1982-03-30 | 1982-03-30 | Atsuchakuyokyapirarichitsupu |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0247857B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6276527A (ja) * | 1985-09-30 | 1987-04-08 | Toshiba Corp | ワイヤボンデイングキヤピラリ |
| KR100400263B1 (ko) * | 2001-07-04 | 2003-10-01 | 주식회사 코스마 | 와이어 본딩용 알루미나-지르코니아 복합체 캐필러리소결체 및 그의 제조 방법 |
-
1982
- 1982-03-30 JP JP5320082A patent/JPH0247857B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58169919A (ja) | 1983-10-06 |
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