JPH05299479A - Bonding tool and its manufacture - Google Patents

Bonding tool and its manufacture

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Publication number
JPH05299479A
JPH05299479A JP4104811A JP10481192A JPH05299479A JP H05299479 A JPH05299479 A JP H05299479A JP 4104811 A JP4104811 A JP 4104811A JP 10481192 A JP10481192 A JP 10481192A JP H05299479 A JPH05299479 A JP H05299479A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
diamond
tool
film
bonding
ceramics
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP4104811A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Keiichiro Tanabe
敬一朗 田辺
Toshiya Takahashi
利也 高橋
Akihiko Ikegaya
明彦 池ケ谷
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.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
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Priority to US08/041,545 priority patent/US5370299A/en
Priority to EP93106560A priority patent/EP0567124B1/en
Priority to KR1019930006766A priority patent/KR0133165B1/en
Priority to DE69313911T priority patent/DE69313911T2/en
Publication of JPH05299479A publication Critical patent/JPH05299479A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide a bonding tool which will not easily cause the peeling-off or cracking of a film having a tip surface for pressing by applying a coating film on a shank member. CONSTITUTION:In a bonding tool having a film 14 containing gas phase synthesis diamond covering the surface of a tool body 11, at least a portion 13 forming the tip surface for thermocompression bonding of the film 14 is made of gas phase synthesis diamond, and a portion 12 in close contact with the tool body 11 at the film 14 is a tool where a metal, ceramics and gas phase synthesis diamond are mixed together.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a TAB bonding tool used in a semiconductor chip manufacturing process and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】LS
I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。
PRIOR ART AND PROBLEMS TO BE SOLVED BY THE INVENTION LS
In implementing I, the TAB method has begun to be used rapidly. The TAB method is a method of collectively joining a large number of electrodes formed on an LSI chip and lead wires on a film carrier tape with a heated bonding tool.

【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。
Since the bonding tool used in the TAB method is required to have high reliability to withstand repeated use at high temperature for a long time, it is necessary to use a material having excellent heat resistance and wear resistance. Will be.

【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結晶体、ダ
イヤモンド焼結体等が接合され使用されてきた。
In order to satisfy these required characteristics, a synthetic or natural diamond single crystal, a binderless cBN crystal body, a diamond sintered body or the like has been conventionally bonded and used at the tip portion of a bonding tool.

【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。
However, the natural diamond single crystal has a large variation in performance due to the fact that it contains a large amount of impurities and the crystal orientations are not uniform.
It was difficult to supply a large size of mm square or more.

【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。
On the other hand, although synthetic diamond single crystals are the most excellent material in terms of performance, they are very expensive as compared with other materials, so that they are used only in limited applications. is there.

【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、ユーザにと
っては必ずしも満足できるものではなかった。
In addition, the binderless cBN sintered body and the diamond sintered body are inferior in wear resistance to the material containing diamond as a main component, and the latter contain a binder, so that the tip end at a high temperature. There is a problem that the surface is largely warped and the lead wire cannot be uniformly pressed, and it is not always satisfactory for the user.

【0008】これらに対し、気相合成された多結晶ダイ
ヤモンド(以下に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。
On the other hand, since vapor-phase-synthesized polycrystalline diamond (hereinafter abbreviated as vapor-phase synthetic diamond) does not contain a binder, the characteristics of the diamond material can be fully utilized and the size is large. Products can be supplied inexpensively and stably. For these reasons, vapor-phase synthetic diamond has recently been used as a suitable material for bonding tools.

【0009】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。
Such vapor-phase synthetic diamond is produced by chemical vapor deposition (CVD) in which a raw material gas containing hydrocarbons such as methane and hydrogen as main components is decomposed and excited under a low pressure.

【0010】気相合成ダイヤモンドを用いるボンディン
グツールとして、たとえば、気相合成により得られたダ
イヤモンドをシャンク材にろう付けしたものが挙げられ
る。このようなツールにおいて、ダイヤモンドは、シャ
ンク材に直接ろう付けされるか、または、適当な基材上
に蒸着され、この基材を介してろう付けされる。
As a bonding tool using vapor phase synthetic diamond, for example, one obtained by brazing diamond obtained by vapor phase synthesis on a shank material can be mentioned. In such tools, the diamond is either brazed directly to the shank material, or deposited on a suitable substrate and brazed through this substrate.

【0011】一方、シャンク材に気相合成でダイヤモン
ドを直接コーティングしたボンディングツールも開発さ
れている。たとえば、特開昭64−5026には、一体
物のステンレス材表面にCVDによってダイヤモンド皮
膜を形成して、圧着のための先端面を構成したツールが
開示されている。このようなツールは、ダイヤモンドを
シャンク材にろう付けしたツールよりも少ない工程数で
製造することができ、コストも安く抑えられる。
On the other hand, a bonding tool has been developed in which a shank material is directly coated with diamond by vapor phase synthesis. For example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 64-5026 discloses a tool in which a diamond film is formed by CVD on the surface of an integral stainless material to form a tip surface for pressure bonding. Such a tool can be manufactured in a smaller number of steps than a tool in which diamond is brazed to a shank material, and the cost can be kept low.

【0012】しかしながら、気相合成でダイヤモンドを
シャンク材にコーティングしたツールは、ダイヤモンド
膜のシャンク材に対する密着強度が低いため、使用中に
膜の剥離や亀裂の発生が起こりやすく、耐久性に劣って
いた。
However, a tool in which a shank material is coated with diamond by vapor phase synthesis has low adhesion strength to the shank material of the diamond film, so that peeling or cracking of the film is likely to occur during use, resulting in poor durability. It was

【0013】本発明の目的は、シャンク材にコーティン
グ皮膜を設けて圧着のための先端面を構成したボンディ
ングツールにおいて、膜の剥離や亀裂の発生が起こりに
くく、より耐久性に優れたツールを提供することにあ
る。
It is an object of the present invention to provide a bonding tool having a shank material provided with a coating film and having a tip surface for pressure bonding, in which peeling or cracking of the film is unlikely to occur and which is more durable. To do.

【0014】[0014]

【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、工具基体の表面を気相合成ダイヤモン
ドを含む皮膜で覆ってなるツールにおいて、上記皮膜で
少なくとも圧着のための先端面を構成する部分は気相合
成ダイヤモンドからなり、かつ上記皮膜で工具基体との
密着に関与する部分は、気相合成ダイヤモンドの含有量
が減じられているとともに、ダイヤモンドよりも工具基
体に近い熱膨張係数を有する金属およびセラミックスの
少なくともいずれかを含有する。
A bonding tool according to a first aspect of the present invention is a tool in which the surface of a tool base is covered with a coating containing vapor phase synthetic diamond, and the coating forms at least a tip surface for crimping. The part is composed of vapor-phase synthetic diamond, and the part of the above film that is involved in the adhesion with the tool substrate has a reduced content of vapor-phase synthetic diamond and has a thermal expansion coefficient closer to that of the tool substrate than diamond. It contains at least one of metal and ceramics.

【0015】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が提供される。
Also provided is a method for manufacturing a bonding tool according to the first invention.

【0016】第2の発明に従うボンディングツールの製
造方法は、工具基体の表面を気相合成ダイヤモンドを含
む皮膜で覆ってなるボンディングツールの製造方法であ
って、上記皮膜を設けるべき面を有する工具基体を準備
する工程と、上記面上に、ダイヤモンドよりも工具基体
に熱膨張係数が近い金属およびセラミックスの少なくと
もいずれかの粉末を供給しながら、気相合成によりダイ
ヤモンドを堆積させて皮膜を形成していく工程と、金属
およびセラミックスの供給を停止して、気相合成による
ダイヤモンドの堆積のみを続行し、皮膜の形成を完了さ
せる工程とを備える。
A method of manufacturing a bonding tool according to a second aspect of the present invention is a method of manufacturing a bonding tool in which the surface of a tool base is covered with a film containing vapor phase synthetic diamond, the tool base having a surface on which the film is to be formed. And a powder is formed on the above surface by vapor phase synthesis while supplying at least one powder of metal and ceramics having a thermal expansion coefficient closer to that of the tool substrate than diamond, to form a film. And a step of stopping the supply of metals and ceramics, continuing only the deposition of diamond by vapor phase synthesis, and completing the formation of the film.

【0017】第1および第2の発明において、工具基体
を構成する材料として、たとえば、Mo、W、Fe−N
i合金(たとえばインバー)、Fe−Ni−Co合金
(たとえばスーパーインバー)、Fe−Co−Cr合金
(たとえばステンレスインバー)、Fe−Pt合金、F
e−Pd合金、コバール(Ni29%、Co17%、F
e残部)、Cu−W合金、WC−Co合金、WC−Ti
C−Co合金、W−Ni合金およびステンレス鋼などを
用いることができる。
In the first and second aspects of the invention, the material forming the tool base is, for example, Mo, W, Fe-N.
i alloy (for example, Invar), Fe-Ni-Co alloy (for example, Super Invar), Fe-Co-Cr alloy (for example, Stainless Invar), Fe-Pt alloy, F
e-Pd alloy, Kovar (29% Ni, 17% Co, F
e balance), Cu-W alloy, WC-Co alloy, WC-Ti
C-Co alloy, W-Ni alloy, stainless steel, etc. can be used.

【0018】第1および第2の発明において、皮膜に含
有される金属として、たとえば、Mo、W、Cr、C
o、Ni、Fe等を用いることができ、セラミックスと
して、たとえば、SiC、Si3 4 、WCおよびBN
等を用いることができる。
In the first and second inventions, the metal contained in the film is, for example, Mo, W, Cr or C.
For example, SiC, Si 3 N 4 , WC and BN can be used as the ceramics.
Etc. can be used.

【0019】本発明に従って、工具基体との密着に関与
する部分に含有される材料は、上記金属およびセラミッ
クスの中から、ダイヤモンドとの密着性および工具基体
との密着性ならびに熱膨張係数を考慮して、適宜、適当
なものが選択され、あるいは組合わされることが望まし
い。
According to the present invention, the material contained in the portion involved in the adhesion with the tool substrate is selected from the above metals and ceramics in consideration of the adhesion with diamond, the adhesion with the tool substrate and the coefficient of thermal expansion. Therefore, it is desirable that appropriate ones be appropriately selected or combined.

【0020】気相合成ダイヤモンドとの密着性に関して
は、SiC、Si3 4 、WC、BN、Mo、Wがより
好ましく、ダイヤモンドとの密着性は、SiC、Si3
4、WC、BN、Mo、Wの順で優れている。
Regarding the adhesiveness with the vapor phase synthetic diamond, SiC, Si 3 N 4 , WC, BN, Mo and W are more preferable, and the adhesiveness with diamond is SiC, Si 3
Excellent in the order of N 4 , WC, BN, Mo, W.

【0021】一方、上述した材料からなる工具基体との
密着性に関しては、Mo、W、Cr、Co、Ni、Fe
がより好ましい。
On the other hand, regarding the adhesion to the tool base made of the above-mentioned materials, Mo, W, Cr, Co, Ni, Fe
Is more preferable.

【0022】以上のことから、たとえば、皮膜において
工具基体により近い部分には、工具基材との密着性に優
れたMo、W、Cr、Co、NiまたはFeを多く含有
させる一方、皮膜において気相合成ダイヤモンドにより
近い部分にはSiC、Si34 、WC、BN、Moま
たはWを多く存在させることも好ましい。
From the above, for example, a portion of the coating closer to the tool base contains a large amount of Mo, W, Cr, Co, Ni or Fe, which has excellent adhesion to the tool base, while the coating contains a gas. It is also preferable that a large amount of SiC, Si 3 N 4 , WC, BN, Mo or W is present in the portion closer to the phase-synthesized diamond.

【0023】第1および第2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。
In the first and second inventions, various vapor phase methods can be applied to the formation of diamond by vapor phase synthesis. For example, CVD using a thermoelectron emission or plasma discharge to decompose and excite a source gas, or C using a combustion flame
VD is valid.

【0024】また、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。
As the raw material gas, for example, a gas containing a mixture of hydrocarbons such as methane, ethane and propane, organic carbon compounds such as alcohols and esters such as methanol and ethanol and hydrogen, and hydrogen can be used. .. In addition to these, an inert gas such as argon, oxygen, carbon monoxide, water, etc. may be contained in the raw material within a range not impairing the synthetic reaction of diamond and its characteristics.

【0025】本発明において、工具基体を覆い、気相合
成ダイヤモンドを含む皮膜の厚みは、たとえば、5〜1
0000μmが好ましく、200〜1000μmがより
好ましい。
In the present invention, the thickness of the film covering the tool substrate and containing the vapor-phase synthetic diamond is, for example, 5 to 1
0000 μm is preferable, and 200 to 1000 μm is more preferable.

【0026】この皮膜において、気相合成ダイヤモンド
からなり、ツールの先端面を構成する部分の厚みは、た
とえば、皮膜全体の厚みの5%〜95%が好ましく、2
0%〜60%がより好ましい。
In this coating, the thickness of the part which is made of vapor phase synthetic diamond and constitutes the tip surface of the tool is preferably, for example, 5% to 95% of the thickness of the entire coating.
0% to 60% is more preferable.

【0027】一方、この皮膜において、工具基体との密
着に関与し、金属またはセラミックスを含有する部分の
厚みは、たとえば、皮膜全体の厚みの5〜95%が好ま
しく、40〜80%がより好ましい。
On the other hand, in this coating, the thickness of the portion that is involved in the adhesion to the tool substrate and contains metal or ceramics is, for example, preferably 5 to 95%, more preferably 40 to 80% of the thickness of the entire coating. ..

【0028】また、本発明において、金属またはセラミ
ックスは、たとえば20%の体積率で皮膜の工具基体と
密着する部分に含有させることができる。
Further, in the present invention, the metal or ceramics may be contained in the portion of the coating which is in close contact with the tool substrate at a volume ratio of 20%, for example.

【0029】第2の発明において、皮膜中に含有させる
金属またはセラミックスの粉末は、たとえば、0.1〜
300μmの粒径のものが好ましく、0.2〜60μm
の粒径のものがより好ましい。
In the second invention, the powder of metal or ceramics contained in the coating is, for example, 0.1 to 10.
A particle size of 300 μm is preferable, and 0.2 to 60 μm.
It is more preferable that the particle size is

【0030】この粉末は、ダイヤモンドの気相合成に用
いる原料ガスの流れに供給することで、工具基体上にダ
イヤモンドとともに密着させることができる。この際、
粉末は一旦完全に溶融されてもよいし、半溶融でもよ
く、また全く溶融されなくともよい。粉末の状態は、高
温プラズマジェットが温度分布を有するので、どの位置
に粉末を供給するかによって容易に調節することができ
る。さらに、粉末の大きさにより、熱容量が異なるの
で、大きさを変えることで同様に制御が可能となる。
This powder can be brought into close contact with the diamond on the tool base by supplying it to the flow of the raw material gas used for the vapor phase synthesis of diamond. On this occasion,
The powder may be completely melted once, may be semi-molten, or may not be melted at all. Since the high temperature plasma jet has a temperature distribution, the state of the powder can be easily adjusted depending on where the powder is supplied. Furthermore, since the heat capacity varies depending on the size of the powder, the same control can be performed by changing the size.

【0031】このような粉末を供給しながらの皮膜形成
は、たとえば、公知のCVDに従って行なうことができ
るが、高温プラズマCVDを用いた溶射プロセスに従っ
て行なうのがより好ましい。
The film formation while supplying such a powder can be carried out, for example, by a known CVD, but it is more preferably carried out by a thermal spraying process using high temperature plasma CVD.

【0032】[0032]

【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、工具基体の表面を覆う皮膜において、先端面を
構成する部分は気相合成ダイヤモンドからなり、耐熱
性、耐摩耗性、耐欠損性に優れている。
In the bonding tool according to the first aspect of the present invention, in the coating covering the surface of the tool base, the part constituting the tip surface is made of vapor phase synthetic diamond and is excellent in heat resistance, wear resistance and fracture resistance. ing.

【0033】しかも、この先端面を構成する部分は、金
属またはセラミックスと気相合成ダイヤモンドが混在す
る部分を介して工具基体に接着されている。
Moreover, the portion forming the tip surface is bonded to the tool base through the portion in which metal or ceramics and vapor phase synthetic diamond are mixed.

【0034】金属またはセラミックスとダイヤモンドが
混合された部分は、ダイヤモンド単独よりも強く工具基
体に密着する。また、この部分に含有される気相合成ダ
イヤモンドは、先端面を構成する気相合成ダイヤモンド
に続いているため、この部分と先端面を構成する部分は
皮膜として一体のものである。したがって、この発明の
ボンディングツールは、その表面が耐熱性、耐摩耗性お
よび耐欠損性に優れた皮膜が強固に工具基体に密着して
いるものである。
The portion in which the metal or ceramics and diamond are mixed adheres to the tool base more strongly than diamond alone. Further, since the vapor-phase synthetic diamond contained in this portion follows the vapor-phase synthetic diamond constituting the tip surface, this portion and the portion constituting the tip surface are integrated as a film. Therefore, in the bonding tool of the present invention, a film having excellent heat resistance, wear resistance and chipping resistance is firmly adhered to the tool base on the surface thereof.

【0035】加えて、含有される金属およびセラミック
スは、ダイヤモンドより工具基体に近い熱膨張係数を有
するため、皮膜において金属またはセラミックスを含
み、工具基体と密着する部分は、使用時に熱膨張係数の
差に起因して発生する内部応力が従来よりも小さく、使
用時における皮膜の剥離を防止する役割を果たしてい
る。
In addition, since the contained metals and ceramics have a coefficient of thermal expansion closer to that of the tool substrate than diamond, the coating contains the metal or ceramics, and the portion which is in close contact with the tool substrate has a difference in coefficient of thermal expansion during use. The internal stress caused by is smaller than before and plays a role in preventing peeling of the coating during use.

【0036】また、金属またはセラミックスを含む部分
は、先端面を構成するダイヤモンドと工具基体との熱膨
張係数の差を緩和する役割も果たしている。このため、
使用時に繰り返される熱ショックにより皮膜が剥離した
り、皮膜に亀裂が発生したりするのが防止される。
The portion containing metal or ceramics also plays a role in alleviating the difference in the coefficient of thermal expansion between the diamond forming the tip surface and the tool base. For this reason,
Repeated heat shock during use prevents the film from peeling or cracking.

【0037】さらに、金属またはセラミックスを含む部
分は、皮膜の靭性を向上をさせるため、皮膜はより耐摩
耗性および耐欠損性に優れたものとなっている。
Further, since the portion containing metal or ceramics improves the toughness of the coating, the coating is more excellent in wear resistance and fracture resistance.

【0038】以上示したように、第1の発明に従うボン
ディングツールは、ダイヤモンドを直接被覆した従来の
ツールよりも皮膜が工具基体に強く密着しており、作動
面の耐熱性および耐摩耗性がより向上されたものとなっ
ている。このようなツールは、従来よりも耐久性に優れ
ている。
As described above, in the bonding tool according to the first invention, the coating adheres more strongly to the tool base than the conventional tool directly coated with diamond, and the heat resistance and wear resistance of the operating surface are better. It has been improved. Such tools are more durable than conventional.

【0039】第2の発明に従う製造方法によれば、ま
ず、工具基体の面上にダイヤモンドよりも熱膨張係数が
工具基体に近い金属またはセラミックスの粉末を供給し
ながら気相合成によりダイヤモンドを堆積させていき、
金属またはセラミックスとダイヤモンドが混在する層を
形成していく。この層は、上述したように、工具基体と
の密着性に優れ、しかもダイヤモンドと工具基体との熱
膨張係数の差を緩和する役割を果たす。
According to the manufacturing method of the second invention, first, diamond is deposited by vapor phase synthesis on the surface of the tool base while supplying powder of metal or ceramics having a thermal expansion coefficient closer to that of the tool base than diamond. Continue
A layer in which metal or ceramics and diamond are mixed is formed. As described above, this layer has excellent adhesion to the tool base and also plays a role of alleviating the difference in thermal expansion coefficient between the diamond and the tool base.

【0040】また、粉末が溶融しない条件で粉末を供給
する場合には、粉末の粒子を核としてダイヤモンドを成
長させることもでき、気相合成ダイヤモンドがバインダ
となった供給粉末との混合相が得られ、ダイヤモンドと
粉末との密着性も非常に良い。
When the powder is supplied under the condition that the powder does not melt, it is also possible to grow diamond with the particles of the powder as nuclei, and a mixed phase with the supplied powder in which vapor phase synthetic diamond serves as a binder is obtained. The adhesion between diamond and powder is also very good.

【0041】この製造方法では、上記混合層が工具基体
上に適当な厚みで形成された後、粉末の供給を停止さ
せ、引続きダイヤモンドの気相成長を行なう。これによ
り、ダイヤモンドからなる工具先端面を形成することが
できる。この先端面は、上述したように、耐熱性、耐摩
耗性、および耐欠損性に優れている。
In this manufacturing method, after the mixed layer is formed on the tool substrate to have an appropriate thickness, the powder supply is stopped and the diamond vapor phase growth is continued. Thereby, the tool tip surface made of diamond can be formed. As described above, this tip surface has excellent heat resistance, wear resistance, and fracture resistance.

【0042】また、粉末の供給をやめ、ダイヤモンドの
気相合成を続行する工程をとることで、上記混合層とダ
イヤモンド層が一体となった皮膜を形成することがで
き、しかもこの皮膜は上述したように工具基体に強く密
着するとともに、優れた耐久性を備える。
Further, by stopping the supply of powder and continuing the vapor phase synthesis of diamond, a film in which the mixed layer and the diamond layer are integrated can be formed, and this film has been described above. It strongly adheres to the tool base and has excellent durability.

【0043】以上の工程は、たとえば曲面上に皮膜を強
く密着されたツールを形成させる場合にも有用である。
The above steps are also useful, for example, when forming a tool in which a film is strongly adhered to a curved surface.

【0044】また、このような皮膜形成工程は、一連の
工程であり、一度工具基体をたとえばCVD装置にセッ
トすれば、ダイヤモンドを堆積させながら、粉末の供給
時期を適宜設けるだけで、ボンディングの動作面を構成
する皮膜を工具基体に強く密着させたボンディングツー
ルを完成させることができる。
Further, such a film forming step is a series of steps, and once the tool substrate is set in, for example, a CVD apparatus, the diamond is deposited while the powder supply timing is appropriately set to perform the bonding operation. It is possible to complete a bonding tool in which the film forming the surface is strongly adhered to the tool base.

【0045】以上示すように、この製造方法によれば、
非常にシンプルな工程で、耐久性に優れたボンディング
ツールを製造することができ、そのコストも抑えること
ができる。
As described above, according to this manufacturing method,
With a very simple process, a bonding tool with excellent durability can be manufactured, and the cost thereof can be suppressed.

【0046】[0046]

【実施例】図1は、本発明のボンディングツールを製造
するにあたって、工具基体上に皮膜を形成するための装
置を示している。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT FIG. 1 shows an apparatus for forming a coating on a tool substrate in manufacturing the bonding tool of the present invention.

【0047】図を参照しながら本発明に従うツールの製
造方法について以下に説明する。図1に示す装置は、高
温プラズマCVDを行なうためのものであり、排気口5
から排気可能な真空チャンバ1内に放電のための陰極2
および陽極3が設けられる。陰極2と陽極3の間には、
電源4により直流電圧が印加される。
A method of manufacturing a tool according to the present invention will be described below with reference to the drawings. The apparatus shown in FIG. 1 is for performing high temperature plasma CVD and has an exhaust port 5
A cathode 2 for discharging into a vacuum chamber 1 that can be evacuated from
And an anode 3 is provided. Between the cathode 2 and the anode 3,
A DC voltage is applied by the power supply 4.

【0048】ダイヤモンド合成のための原料ガスは図の
矢印に示すように、上記電極の間を通って供給され、そ
の供給口6での放電により分解・励起されてプラズマを
生成するようになる。なお、このプラズマ生成からダイ
ヤモンド形成に至る一連の操作において真空チャンバ1
内は低圧にされている。
As shown by the arrow in the figure, the raw material gas for synthesizing diamond is supplied through between the electrodes, and is decomposed and excited by the discharge at the supply port 6 to generate plasma. In the series of operations from plasma generation to diamond formation, the vacuum chamber 1
The inside is under low pressure.

【0049】生成したプラズマは、その移動方向に設け
られホルダ7にセットされたシャンク8の面に当りダイ
ヤモンドを成長させる。このダイヤモンド成長と同時に
配管9を通じて金属またはセラミックスの微粉末をシャ
ンク8上に供給すれば、シャンク面上に金属またはセラ
ミックスとダイヤモンドが混在する層が形成されてい
く。この際、粉末の供給位置を調節することで、粉末を
溶融、半溶融、未溶融のいずれの状態でも基材表面に供
給できる。
The generated plasma hits the surface of the shank 8 provided in the moving direction of the shank 8 and set in the holder 7 to grow diamond. When metal or ceramic fine powder is supplied onto the shank 8 through the pipe 9 simultaneously with the diamond growth, a layer in which the metal or ceramic and diamond are mixed is formed on the shank surface. At this time, by adjusting the supply position of the powder, the powder can be supplied to the surface of the base material in any of the molten, semi-molten and unmelted states.

【0050】この層が適当な厚みになったら、金属また
はセラミックスの供給を停止し、ダイヤモンドの蒸着を
さらに続行させ、ダイヤモンド層を適当な厚さで堆積さ
せる。
When this layer has an appropriate thickness, the supply of metal or ceramics is stopped, diamond deposition is further continued, and a diamond layer is deposited with an appropriate thickness.

【0051】以上のようにして、先端面は少なくともダ
イヤモンドで構成され、シャンクとの密着部分は金属ま
たはセラミックスとダイヤモンドが混在する皮膜が形成
される。
As described above, the tip end surface is made of at least diamond, and a film in which metal or ceramics and diamond are mixed is formed at the contact portion with the shank.

【0052】上記装置を用いて、公知の高温プラズマC
VD法に従い、Moからなるシャンク上に、まず、ダイ
ヤモンド複合層を約100μmの厚みで形成させた。形
成条件は次のとおりである。
Using the above apparatus, a known high temperature plasma C
According to the VD method, first, a diamond composite layer having a thickness of about 100 μm was formed on a shank made of Mo. The formation conditions are as follows.

【0053】 原料ガス(流量):CH4 /H2 =2%、Ar/H2
100%、総流量3000cc 圧力:150Torr 基板温度:900℃ 放電電圧:60V 放電電流:60A 供給粉末:粒径20〜30μmのSiCおよびMo 粉末供給量:1g/min、総量30g この際、Moは溶融、SiCは未溶融となる条件で粉末
を供給した。
Raw material gas (flow rate): CH 4 / H 2 = 2%, Ar / H 2 =
100%, total flow rate 3000 cc Pressure: 150 Torr Substrate temperature: 900 ° C. Discharge voltage: 60 V Discharge current: 60 A Supply powder: SiC and Mo having a particle size of 20 to 30 μm Supply amount: 1 g / min, total amount 30 g At this time, Mo is melted , SiC was supplied as a powder under the condition that it was not melted.

【0054】次に、上記条件中、粉末供給のみを停止さ
せて、約200μmの厚みでダイヤモンドを堆積させ
た。
Next, under the above conditions, only the powder supply was stopped and diamond was deposited to a thickness of about 200 μm.

【0055】その後、皮膜をコーティングしたシャンク
を装置から取出し、先端のダイヤモンド面をラップ処理
して、Rmax =0.1の先端面を形成した。
Thereafter, the shank coated with the film was taken out from the apparatus and the diamond surface at the tip was lapped to form a tip surface with R max = 0.1.

【0056】このようにして作製されたツールの主要部
は、図2(a)に示すとおりであり、ボンディングツー
ル10において、シャンク11上にSiCおよびMoを
含むダイヤモンド複合層12およびダイヤモンド層13
が順次堆積された皮膜14が形成されている。
The main part of the tool thus produced is as shown in FIG. 2A, and in the bonding tool 10, the diamond composite layer 12 and the diamond layer 13 containing SiC and Mo on the shank 11 are provided.
A coating film 14 is sequentially deposited.

【0057】また、ボンディングツール10全体の形状
は、図2(b)に示すとおりであり、Moからなる一体
物のシャンク11の先端に皮膜14が設けられている。
The overall shape of the bonding tool 10 is as shown in FIG. 2 (b), and the coating 14 is provided on the tip of the shank 11 of the integral body made of Mo.

【0058】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、120万回の使用に耐えた。
A durability test of the bonding tool constructed as described above was carried out by mounting it on a bonding apparatus, and it was able to withstand 1.2 million uses.

【0059】比較例一方、上記実施例と同じ装置を用
い、同じ材質のシャンク上に粉末の供給を行なわずに次
の条件でダイヤモンド皮膜を形成させた。
Comparative Example On the other hand, a diamond film was formed on the shank of the same material under the following conditions using the same apparatus as in the above-mentioned example without supplying powder.

【0060】 原料ガス(流量):CH4 /H2 =3%、Ar/H2
100%、総流量3000cc 圧力:200Torr 基板温度:880℃ 放電電圧:70V 放電電流:62A 以上の条件で約150μmのダイヤモンド皮膜をシャン
ク上に形成しようとしたが、コーティングの終了後、形
成したダイヤモンド膜がMoからなるシャンク材より剥
離してしまった。
Raw material gas (flow rate): CH 4 / H 2 = 3%, Ar / H 2 =
100%, total flow rate 3000 cc Pressure: 200 Torr Substrate temperature: 880 ° C. Discharge voltage: 70 V Discharge current: 62 A Attempts to form a diamond film of about 150 μm on the shank under the above conditions. Peeled off from the shank material made of Mo.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に従ってボンディングツールを製造する
ための装置を示す模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an apparatus for manufacturing a bonding tool according to the present invention.

【図2】本発明に従うボンディングツールの一具体例を
示す(a)断面図、(b)側面図である。
2 (a) is a sectional view and FIG. 2 (b) is a side view showing a specific example of a bonding tool according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 真空チャンバ 2 陰極 3 陽極 4 電源 5 排気口 7 ホルダ 8 シャンク 10 ボンディングツール 11 シャンク 12 ダイヤモンド複合層 13 ダイヤモンド層 14 皮膜 1 Vacuum Chamber 2 Cathode 3 Anode 4 Power Supply 5 Exhaust Port 7 Holder 8 Shank 10 Bonding Tool 11 Shank 12 Diamond Composite Layer 13 Diamond Layer 14 Film

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 工具基体の表面を気相合成された多結晶
ダイヤモンドを含む皮膜で覆ってなるボンディングツー
ルにおいて、 前記皮膜で少なくとも圧着のための先端面を構成する部
分は気相合成ダイヤモンドからなり、かつ前記皮膜で前
記工具基体との密着に関与する部分は、前記多結晶ダイ
ヤモンドの含有量が減じられているとともに、ダイヤモ
ンドよりも前記工具基体に近い熱膨張係数を有する金属
およびセラミックスの少なくともいずれかを含有する、
ボンディングツール。
1. A bonding tool in which the surface of a tool substrate is covered with a film containing polycrystalline diamond that has been vapor-phase synthesized, and at least a portion of the film that constitutes the tip surface for pressure bonding is made of vapor-phase synthetic diamond. And, the portion of the coating involved in the adhesion with the tool substrate, the content of the polycrystalline diamond is reduced, and at least one of metal and ceramics having a thermal expansion coefficient closer to the tool substrate than diamond. Contains or
Bonding tool.
【請求項2】 工具基体の表面を気相合成された多結晶
ダイヤモンドを含む皮膜で覆ってなるボンディングツー
ルの製造方法であって、 前記皮膜を設けるべき面を有する工具基体を準備する工
程と、 前記面上に、ダイヤモンドよりも前記工具基体に熱膨張
係数が近い金属およびセラミックスの少なくともいずれ
かの粉末を供給しながら、気相合成によりダイヤモンド
を堆積させて前記皮膜を形成していく工程と、 前記金属およびセラミックスの供給を停止して、気相合
成によるダイヤモンドの堆積のみを続行し、前記皮膜の
形成を完了させる工程とを備える、ボンディングツール
の製造方法。
2. A method of manufacturing a bonding tool, which comprises covering the surface of a tool substrate with a film containing polycrystalline diamond that has been vapor-phase synthesized, the method comprising the step of preparing a tool substrate having a surface on which the film is to be formed. On the surface, while supplying at least one powder of metal and ceramics having a thermal expansion coefficient closer to the tool base than diamond, a step of depositing diamond by vapor phase synthesis to form the film, A method of manufacturing a bonding tool, comprising the steps of stopping the supply of the metal and ceramics, continuing only the deposition of diamond by vapor phase synthesis, and completing the formation of the film.
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