JPH025541A - ボンディングツールの製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野１ 本発明は半導体部品の製造に用いられるボンディングツ
ールの製造方法に関するものである。さらに詳しくいえ
ば、本発明は、ロウ付は歪が小さくて超硬部材にクラッ
クが入りにくく、かつ該超硬部材とシャンクとの接合強
度が高いなど優れた特徴を有する、超硬部材を用いたロ
ウ付は型ＴＡＢ（Ｔａｐｅ　　Ａｕｔｏｍａｔｅｄ　　
Ｂｏｎｄｉｎｇ）用ボンディングツールの製造方法に関
するものである。

［従来の技術］ ＴＡＢ用ボンＦ　、４ングツールは、ＫＣとテープ状の
フィルムキャリアに組み込まれたリード線を熱圧着によ
り一度にボンディングするための工具であり通常５００
〜６００℃の高温下において、繰り返し荷重の加わる過
酷の条件下で使用させるｆ−め、被ボンデイング材との
接触部には、耐熱性、耐摩耗性、熱伝導性に優れ、かつ
ロウ材が付着し１丁くい部材、特に単結晶ダイヤモンド
から成る部材が賞月されている。

従来、被ボンディング材との接触部（：、単結晶ダイヤ
モンド部材を用いたＴＡＢ用ボンディングツールの製造
方法としては、例えば第２図に示すように、金属粉末焼
結体５により単結晶ダイヤモンド部材１を保持して、ス
チールシャンク６に取付ける方法や、第３図に示すよう
ｔ二、単結晶ダイヤモンド部材１を、チタン含有銀ロウ
やタンタル含有金ロウなとのロウ２′を用いて、熱膨張
の小さなタングステンやモリブデンから成るシャンク４
にロウ付（プする方法などが知られている１゜また、該
単結晶ダイヤモンド部材の代わりに、ダイヤモンド焼結
体、ＣＢＮ焼結体、超硬合金、モリブデンなどから成る
部材も用いられている。

しかしながら、これらのＴＡＢ用ボンディングツールの
製造方法は種々の欠点を有しており、必ずしも満足しう
るちのではない。例えば単結晶ダイヤモンド部材を金属
粉末焼結体で保持して、シャンクに取付（プる方法にお
いては、通常該ダイヤモンド部材を金属粉末の収縮応力
により機械的に保持する手段が用いられており、他の方
法に比べて大きなダイヤモンド原石を必要とし更にこの
場合、得られたツールは使用時に、金属粉末焼結体中で
該ダイヤモンド部材が動いたり、焼結体から脱落したり
するなど、好ましくない事態を招来する。また高温度で
該ダイヤモンド部材と焼結体とを反応させて強固に保持
する場合、該ダイヤモンド部材にクラックが発生するの
を免れないなどの欠点がある。

また、単結晶ダイヤモンド部材をシャンクにロウ付けす
る方法においては、ロウ材どしてチタン３■根ロウを用
い、該ダイヤモンド部材を真空中でタングステンやモリ
ブデンから成る低熱膨張性シャンクにロウ付けする場合
、チタンの効果によりロウ付（プ強度を高く維持【２う
るものの、銀ロウの凝固時における収縮応力とシャンク
の熱膨張収縮応力とが梠俟って、該ダイヤモンド部材が
太きく歪んだり、クラックが発生したりするなどの問題
があるし、ロウ材としてタンタル含有金ロウを用いてロ
ウイづけする場合には、該ダイヤモンド部材の歪みは小
さく、クラックの発生は抑制されるものの、ロウ付は強
度がチタン含有銀ロウを用いた場合に比べて低く、得ら
れたツールは、使用時に該ダイヤモンド部材がシャンク
から脱落したりするなどの問題が生じる。

［発明が解決しようとする課題〕 本発明は、このような従来のＴＡＢ用ポンデイ〕／グッ
ールの製造方法が有する問題を解決し、被ボンディング
材との接触部材としての超硬部材を、シャンクに強固に
保持し、かつ該超硬部材にクランクを生じさせることが
なく、工具性能の安定しｔ−ＴＡＢ用ボンディングツー
ルを良好な歩留りで製造する方法を提供することを目的
としてなされたものである。

［課題を解決するだめの手段］ 本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意研究を重
ねた結果、ロウ材として微粉状収縮応力緩和材を添加し
た銀ロウを用い、超硬部材をシャンクにロウ付けするこ
とにより、その目的を達成しうろことを見い出し、この
知見に基づいて本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、超硬部材を銀ロウによりシャンク
にロウ付けして、被ボンデイング材との接触部に該超硬
部材を用いたボンディングツールを製造するに当たり、
該銀ロウとして、微粉状収縮応力緩和材を添加したもの
を用いることを特徴とするボンディングツールの製造方
法を提供するものである。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明において、ボンディングツールの被ボンディング
材との接触部に用いられる超硬部材としては、従来ＴＡ
Ｂ用ボンディングツールに慣用されているものを用いる
ことができるａ該超硬部材の具体例としては、単結晶ダ
イヤモンド、ダイヤモンド焼結体、ＣＢＮ焼結体、超硬
合金、モリブデンなどの素材から成るものが挙げられる
が、これらの中で、工具寿命の点から半拮晶ダイヤモン
ドを素材とするものが好適である。

まｌこ、該ボンディングツールにおけるシャンクの素材
としては、低熱膨張性のものが好ましく、例えばタング
ステンやモリブデンなどが好適に用いられる。

本発明において、前記超硬部材をシャンクにロウ付（」
るのに用いられる銀ロウとしては、例えばＪＩＳＢＡ９
−８組成にチタンを適当量添加１．たものなどが挙げら
れるが、これらの銀ロウの中で、接合強度の点からチタ
ン０．５〜４重量％を含有するものが特に好適である。

本発明においては、前記銀０つ中に、微粉状収縮応力緩
和材を含有させることが必要である。この微粉状収縮応
力緩和材は、該銀ロウの凝固収縮力とシャンクの熱膨張
収縮力に対する緩衝材として作用し、超硬部材ｌ；対す
る応力の集中を防止して、ロウ付は歪を抑え、クランク
の発生を防ぐ効果を発揮する。このような効果を発揮す
る微粉状収縮応力緩和材としては、例えばダイヤモンド
粉末、石英ガラス粉末、窒化ケイ素粉末などが挙げられ
るが、これらの中で特にダイヤモンド粉末が好ましい。

またこれらの収縮応力緩和材は、１種用いてもよいし、
２種以上を組み合わせて用いてもよい。

前記微粉状収縮応力緩和材は、平均粒径２０μｍ未満の
ものが好ましい。この平均粒径が２０７７　ｍ以上のも
のでは、本発明の効果が十分に発揮されず好ましくない
。また、該収縮応力緩和材の含有量は、。銀ロウに対し
て、好」；シ＜は１〜１０容量％の範囲で選ばれる。含
有量が１容量％未満では本発明の効果が十分に発揮され
ないし、１０容量％を超えるとロウ付は強度が低下する
傾向が生じ、好ましくない。

本発明において、超硬部材をシャンクにロウ付けする方
法については特に制限はなく、従来ロウ付は型ＴＡＢ用
ボンディングツールの製造において慣用されている方法
を用いることができる。例えば、所要量の微粉状収縮応
力緩和材を含有する銀ロウを用い、１〜５　Ｘ　１０−
’Ｔｏ　ｒ　ｒ程度の真空中において、高周波加熱など
の手段により、好ましくは８５０〜１０００℃の範囲の
温度で、超硬部材をシャンクにロウ付けするといった方
法を用いることができる。

このようにして得られたボンディングツールの構造の１
例を第１図に示す。第１図は本発明方法により作成され
たＴＡＢ用ボンディングツールの１例の断面図であって
、タングステンやモリブデンなどを素材とする低熱膨張
性シャンク４に、超硬部材１が、微粉状収縮応力緩和材
３を含有した銀ロウ２によりロウ付けされた構造を示し
ている。

本発明方法で作成されたＴＡＢ用ボンディングツールは
、ロウ付は歪が小さくて、超硬部材にクラックが入りに
くい上に、該超硬部材どシャンクとの接合強度が高いな
どの特徴を有し、特に超硬部材として単結晶ダイヤモン
ド部材を、銀ロウとしてチタン含有銀ロウを、微粉状収
縮応力緩和材としてダイヤモンド粉末を、シャンクとし
てタングステンやモリブデンなどの低熱膨張性素材から
成るものを用いて作成されＩ；ＴＡＢ用ボンディングツ
ールは浸れた前記特徴を有するとともに工具寿命が長く
、ＩＣとテープ状のフィルムギヤリアに組み込まれたリ
ード線とを、熱圧着により一度にボンディングするため
の工具として好適に用いられる。

［実施例］ 次に、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、
本発明はこれらの例によってなんら限定されるものでは
ない。

実施例１ チタン２重量％を含有するＢＡ９−８相当＃！　Ｄつに
、所定の平均粒径を有するダイヤモンド粉末を所定量添
加しｔ；ものを用い、単結晶ダイヤモンド部材を、５Ｘ
　１０−’Ｔｏ　ｒ　ｒの真空中において、高周波加熱
により８５０〜９００℃でタングステンから成るシャン
クにロウ付け（７て各種ボンディングツールを作成した
。なお、半結晶ダイヤモ〉′ド部材は、天然ダイヤモン
ドを平行研磨して成る、ポンデイ〕／グ面形状が５×５
１のものを用いた。

このようにして得られたボンディングツールｔ、：つい
て、ロウ付は歪やフラッグ発生の有無を観察し、かつロ
ウ付１′ｊ強度を求めた。その拮采を第１表に示す。

なお、ロウ付は強度は超硬部材とシャンクとをロウ付は
面に対して垂直に張力をかけ、破断するときの応力を引
張試験機により求めた。

（以下余白） 第１表から、銀ロウに添加するダイヤモンド粉末の平均
粒径は２Ｏｐｒｎ末虐、添加ピ・は１〜１０容量％が好
ましいことが分かる。

実施例２ チタン２重量％を含有するＢＡｇ−８相当銀ロウに、粒
径が２〜４ｐｒｖｒのダイヤモンド粉末２容ａ％を添加
したものを用い、実施例１と同様（７′シて試験用ボン
ディングツールを作成した。

次に、第４図に示すボンディング試験装置を用い、ボン
ディングツール７を、ヒーター８で６００°Ｃに加熱保
持し、エアシリンダー９によりピストン１０を作動して
加圧力２５ｋｇ／ｃｍ２で５０万回打撃を加えた。

打撃後の単結晶ダイヤモン１部材と以ロウの接合面を偏
光顕微鏡で観察１〜を−ところ、試験前後の歪の状態に
多少の差異は入られたが、単結晶ダイヤモンド部材とシ
ャンクとの接合は十分維持され、実用上全く問題はなか
っｔ−０ ＩＰ施何例 ３タン２重量％を含有するＢＡｇ−８相当銀ロウに、粒
径が１６−２０　ｐ　ｍのダイヤ千ンド粉末２容量％を
添加Ｌ　／−ものを用いｊ−以外は、実施例２と同様に
試験用ボンディングツールを作成して、試験を行った。

その結果、単結晶ダイヤモンド部材ど銀ロウの接合面の
偏光顕微鏡による観察Ｔ゛は、試験前後の歪の状態に多
少差異はみらＪｌだが、単結晶ダイヤモンド部材とシャ
ンクの接合は十分維持され、実用上全く問題はなかった
。

［発明の効果１ 本発明によるど、銀ロウに微粉状収縮応力緩和材を添加
したものを用いて、超硬部材をシャンクにロウ付けする
ことにより、銀ロウ中の微粉状収縮応力緩和材号が、該
銀ロウの凝固収縮力とシャンクの熱膨張収縮力に対する
緩衝材として作用し、超硬部材に対する応力の集中を防
止して、ロウ付は歪を抑え、クラックの発生を防ぐこと
ができる。

また、銀ロウとしてチタン含有のものを用いることによ
り、該超硬部材とシャンクとの接合強度をより高く維持
することができる。

このように本発明方法を用いることによって、工具性能
に優れたＴＡＢ用ボンディングツールを歩留りよく、安
定して製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法により作成されたボンディングツー
ルの１例の断面図、第２図及び第３図は、それぞれ従来
の方法で作成されたボンディングツールの異なった例の
断面図、第４図は実施例で得られたボンディングツール
の性能を評価するための試験装置の概略図であ己。 図中符号１は超硬部材、２は銀ロウ、２′はロウ、微粉
状収縮応力緩和材、４は低熱膨張性シャンク、５は金属
粉末焼結体、６はスチールシャンク、７はボンディング
ツール、８はヒータ９はエアシリンダー　１０はヒスト
／、１１は熱電対である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １超硬部材を銀ロウによりシャンクにロウ付けして、被
   ボンディング材との接触部に該超硬部材を用いたボンデ
   ィングツールを製造するに当たり、該銀ロウとして、微
   粉状収縮応力緩和材を添加したものを用いることを特徴
   とするボンディングツールの製造方法。 ２超硬部材が単結晶ダイヤモンドから成るものである請
   求項１記載の方法。 ３微粉状収縮応力緩和材がダイヤモンド粉末である請求
   項１又は２記載の方法。 ４微粉状収縮応力緩和材が平均粒径２０μｍ未満のもの
   である請求項１ないし３のいずれかに記載の方法。 ５微粉状収縮応力緩和材の含有量が銀ロウの容量に基づ
   き１〜１０容量％である請求項１ないし４のいずれかに
   記載の方法。 ６銀ロウがチタン含有銀ロウである請求項１ないし５の
   いずれかに記載の方法。