JPH07235561A - ボンディングキャピラリー - Google Patents
ボンディングキャピラリーInfo
- Publication number
- JPH07235561A JPH07235561A JP6022548A JP2254894A JPH07235561A JP H07235561 A JPH07235561 A JP H07235561A JP 6022548 A JP6022548 A JP 6022548A JP 2254894 A JP2254894 A JP 2254894A JP H07235561 A JPH07235561 A JP H07235561A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- alumina
- toughness
- bonding capillary
- aqua regia
- bonding
- Prior art date
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- Pending
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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
- H01L24/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies
- H01L24/78—Apparatus for connecting with wire connectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
- H01L2224/78—Apparatus for connecting with wire connectors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Wire Bonding (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 高硬度、高靱性、王水に対する高耐食性を兼
ね備え、耐久性に優れ、成形性のよいボンディングキャ
ピラリーを得る。 【構成】 酸化アルミニウム単独もしくは０．１ｗｔ％
以下の酸化マグネシウムが固溶したものに１〜２０ｗｔ
％の電融アルミナが分散していること、電融アルミナは
平均粒子径が１〜５μｍであることを特徴とする。
ね備え、耐久性に優れ、成形性のよいボンディングキャ
ピラリーを得る。 【構成】 酸化アルミニウム単独もしくは０．１ｗｔ％
以下の酸化マグネシウムが固溶したものに１〜２０ｗｔ
％の電融アルミナが分散していること、電融アルミナは
平均粒子径が１〜５μｍであることを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＬＳＩやＩＣなどの半導
体装置のワイヤボンディングに使用するボンディングキ
ャピラリーに関するものである。
体装置のワイヤボンディングに使用するボンディングキ
ャピラリーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ワイヤボンディングは直径が約１０〜１
００μｍの細いＡｕ，Ｃｕ又はＡｌのワイヤーをキャピ
ラリーの挿通孔を通じてＬＳＩ又はＩＣチップと外部シ
ステムとに接続する工程であり、半導体製造工程におい
ては極めて重要なプロセスである。このプロセスにおい
て、ボンディングキャピラリーは、ＩＣチップ上のパッ
ド及びリードフレームなどに高速で打ちつけられるた
め、亀裂や欠け又は摩耗が生じないよう高硬度かつ高靱
性であることが要求されている。さらに最近、使用中に
キャピラリー先端に付着したＡｕを王水に漬け、超音波
洗浄することで再度ボンディングキャピラリーとして使
用するという王水処理が行われている。従来ボンディン
グキャピラリーには単結晶アルミナ、多結晶アルミナ
（特開昭６２−２０２５３４号公報，特開昭６３−２３
６７５７号公報）、アルミナージルコニア（特開昭６３
−２３６７５５号公報），炭化珪素（登録１６７７２９
１）等が用いられており、主にアルミナ質のものが大半
を占めている。
００μｍの細いＡｕ，Ｃｕ又はＡｌのワイヤーをキャピ
ラリーの挿通孔を通じてＬＳＩ又はＩＣチップと外部シ
ステムとに接続する工程であり、半導体製造工程におい
ては極めて重要なプロセスである。このプロセスにおい
て、ボンディングキャピラリーは、ＩＣチップ上のパッ
ド及びリードフレームなどに高速で打ちつけられるた
め、亀裂や欠け又は摩耗が生じないよう高硬度かつ高靱
性であることが要求されている。さらに最近、使用中に
キャピラリー先端に付着したＡｕを王水に漬け、超音波
洗浄することで再度ボンディングキャピラリーとして使
用するという王水処理が行われている。従来ボンディン
グキャピラリーには単結晶アルミナ、多結晶アルミナ
（特開昭６２−２０２５３４号公報，特開昭６３−２３
６７５７号公報）、アルミナージルコニア（特開昭６３
−２３６７５５号公報），炭化珪素（登録１６７７２９
１）等が用いられており、主にアルミナ質のものが大半
を占めている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前述した従来
のボンディングキャピラリーにおいては様々な問題点が
ある。単結晶アルミナはそれ自体高価であり、また加工
が困難であるため、さらにコスト高となる。そのため現
在では、多結晶アルミナのボンディングキャピラリーが
主流となっているが、アルミナは非常に靱性が低く、製
造加工時のチッピングやワイヤボンディング時に割れや
欠けが発生しやすい。このようなアルミナの靱性を向上
させるためジルコニアを添加したアルミナ−ジルコニア
ボンディングキャピラリーも製造されているが、ジルコ
ニアの添加によって靱性は向上するが硬度が低下し、ワ
イヤボンディング時の摩耗が問題になる。一方、炭化珪
素は王水に対する耐食性が低く、王水中超音波洗浄によ
る再使用が困難である。また、インジェクション成形に
関して一般的に、シャープな粒度分布を持つ原料は、イ
ンジェクション成形には不向きであると言われている
（ＦＣ Ｒｅｐｏｒｔ １１（１９９３）Ｐ２５８−６
２）。本発明は上記課題を解決するためになされたもの
で、高硬度かつ高靱性さらに王水に対する高耐食性を兼
ね備え、耐久性に優れ、成形性のよいボンディングキャ
ピラリーを提供することを目的とする。
のボンディングキャピラリーにおいては様々な問題点が
ある。単結晶アルミナはそれ自体高価であり、また加工
が困難であるため、さらにコスト高となる。そのため現
在では、多結晶アルミナのボンディングキャピラリーが
主流となっているが、アルミナは非常に靱性が低く、製
造加工時のチッピングやワイヤボンディング時に割れや
欠けが発生しやすい。このようなアルミナの靱性を向上
させるためジルコニアを添加したアルミナ−ジルコニア
ボンディングキャピラリーも製造されているが、ジルコ
ニアの添加によって靱性は向上するが硬度が低下し、ワ
イヤボンディング時の摩耗が問題になる。一方、炭化珪
素は王水に対する耐食性が低く、王水中超音波洗浄によ
る再使用が困難である。また、インジェクション成形に
関して一般的に、シャープな粒度分布を持つ原料は、イ
ンジェクション成形には不向きであると言われている
（ＦＣ Ｒｅｐｏｒｔ １１（１９９３）Ｐ２５８−６
２）。本発明は上記課題を解決するためになされたもの
で、高硬度かつ高靱性さらに王水に対する高耐食性を兼
ね備え、耐久性に優れ、成形性のよいボンディングキャ
ピラリーを提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、酸化アルミニ
ウムのマトリックス中に平均粒径１〜５μｍの電融アル
ミナを１〜２０ｗｔ％分散させることにより、焼結体の
靱性を向上させ、かつ硬度および王水に対する耐食性の
低下を引き起こすこともない。このためボンディングキ
ャピラリーとして製造加工時のチッピングや、ワイヤボ
ンディング時の割れや欠けに対して耐久性が向上する。
また、粒径、比表面積の異なるシャープな粒度分布を持
つ２種類の原料を併用し、バイモーダルな粒度分布にす
ることで、インジェクションによる成形性を向上させた
ものである。さらに、王水に対する耐食性も充分なた
め、王水中超音波洗浄による再使用が可能である。
ウムのマトリックス中に平均粒径１〜５μｍの電融アル
ミナを１〜２０ｗｔ％分散させることにより、焼結体の
靱性を向上させ、かつ硬度および王水に対する耐食性の
低下を引き起こすこともない。このためボンディングキ
ャピラリーとして製造加工時のチッピングや、ワイヤボ
ンディング時の割れや欠けに対して耐久性が向上する。
また、粒径、比表面積の異なるシャープな粒度分布を持
つ２種類の原料を併用し、バイモーダルな粒度分布にす
ることで、インジェクションによる成形性を向上させた
ものである。さらに、王水に対する耐食性も充分なた
め、王水中超音波洗浄による再使用が可能である。
【０００５】
【作用】以下、具体的にその作用について説明すると、
原料となる酸化アルミニウムは焼成温度１３００〜１４
００℃と比較的低温で緻密化するため、酸化マグネシウ
ム無添加もしくは添加しても０．１ｗｔ％以下と非常に
微量でアルミナの異常粒成長を起こすことなく緻密化す
る。このように酸化マグネシウムが無添加もしくは０．
１ｗｔ％以下と微量なことは、粒界相に余計なガラス相
の生成を起こさず、王水に対する耐食性は良好となる。
次に、分散させる電融アルミナであるが、従来研磨剤と
して用いられているため粒径が揃っており、そのため成
形体の充填状態が良く、気孔のすくない焼結体となる。
さらに電融アルミナはマトリックスである酸化アルミニ
ウムより結晶粒径が大きく、表面状態が安定なため、一
種のクラックディフラクション効果により焼結体中の亀
裂の進展が抑えられ、焼結体の靱性が向上する。また、
従来、研磨剤として用いる電融アルミナは硬度も高く、
ジルコニア添加品のような硬度の低下も認められない。
さらに電融アルミナの純度は９９％以上と高いため王水
に対する耐食性も充分良好である。ここで電融アルミナ
の添加量を１〜２０ｗｔ％、粒径を１〜５μｍとしたの
は１ｗｔ％未満、１μｍ未満では靱性向上効果が充分で
はなく、２０ｗｔ％、５μｍを超えると低温（１４００
℃以下）での緻密化が困難になるためである。また本発
明において、１３００〜１４００℃で焼成後さらにＨＩ
Ｐ（ＨｏｔＩｓｏｓｔａｔｉｃ Ｐｒｅｓｓ）処理を行
うのがより好ましい。このＨＩＰ処理により、気孔量の
減少や気孔径の縮小など内部欠陥が減少し、その結果、
高密度化とそれにともなう大幅な機械的特性の向上を図
ることができる。
原料となる酸化アルミニウムは焼成温度１３００〜１４
００℃と比較的低温で緻密化するため、酸化マグネシウ
ム無添加もしくは添加しても０．１ｗｔ％以下と非常に
微量でアルミナの異常粒成長を起こすことなく緻密化す
る。このように酸化マグネシウムが無添加もしくは０．
１ｗｔ％以下と微量なことは、粒界相に余計なガラス相
の生成を起こさず、王水に対する耐食性は良好となる。
次に、分散させる電融アルミナであるが、従来研磨剤と
して用いられているため粒径が揃っており、そのため成
形体の充填状態が良く、気孔のすくない焼結体となる。
さらに電融アルミナはマトリックスである酸化アルミニ
ウムより結晶粒径が大きく、表面状態が安定なため、一
種のクラックディフラクション効果により焼結体中の亀
裂の進展が抑えられ、焼結体の靱性が向上する。また、
従来、研磨剤として用いる電融アルミナは硬度も高く、
ジルコニア添加品のような硬度の低下も認められない。
さらに電融アルミナの純度は９９％以上と高いため王水
に対する耐食性も充分良好である。ここで電融アルミナ
の添加量を１〜２０ｗｔ％、粒径を１〜５μｍとしたの
は１ｗｔ％未満、１μｍ未満では靱性向上効果が充分で
はなく、２０ｗｔ％、５μｍを超えると低温（１４００
℃以下）での緻密化が困難になるためである。また本発
明において、１３００〜１４００℃で焼成後さらにＨＩ
Ｐ（ＨｏｔＩｓｏｓｔａｔｉｃ Ｐｒｅｓｓ）処理を行
うのがより好ましい。このＨＩＰ処理により、気孔量の
減少や気孔径の縮小など内部欠陥が減少し、その結果、
高密度化とそれにともなう大幅な機械的特性の向上を図
ることができる。
【０００６】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づき詳細に説明を
行う。 （実施例１）原料には純度９９．９％以上の酸化アルミ
ニウム（平均粒径０．１〜０．２μｍ）、さらに酸化ア
ルミニウムに対し、０．０５ｗｔ％の酸化マグネシウム
と平均粒径１〜５μｍの電融アルミナを０．５〜３０ｗ
ｔ％秤量し、エタノール中、２４時間ボールミル混練を
行った。混練後乾燥し、有機バインダーを加え、インジ
ェクション成形を行ない、スプール詰まりと成形体の金
型への付着により、成形性の評価を行い、１００回以上
問題なく成形できたものを◎、５０〜１００回を○、そ
れ以下を×とした。この成形体を５００℃で２時間脱脂
後、１３５０℃で焼成した。得られた焼結体に研削加工
を施し、テストピース形状（３×４×３６ｍｍ）とし
た。焼結体の評価はアルキメデス法による比重測定、Ｊ
ＩＳ Ｒ１６１０にもとずくビッカース硬さ試験、ＪＩ
Ｓ Ｒ １６０７にもとずくＩＦ法による破壊靱性試験
により行った。測定結果を図１に示す。これより、電融
アルミナの添加により、硬度と破壊靱性さらに成形性の
向上が認められる。しかし、３０ｗｔ％以上の添加では
焼結性の低下により、比重と硬度も低下する。
行う。 （実施例１）原料には純度９９．９％以上の酸化アルミ
ニウム（平均粒径０．１〜０．２μｍ）、さらに酸化ア
ルミニウムに対し、０．０５ｗｔ％の酸化マグネシウム
と平均粒径１〜５μｍの電融アルミナを０．５〜３０ｗ
ｔ％秤量し、エタノール中、２４時間ボールミル混練を
行った。混練後乾燥し、有機バインダーを加え、インジ
ェクション成形を行ない、スプール詰まりと成形体の金
型への付着により、成形性の評価を行い、１００回以上
問題なく成形できたものを◎、５０〜１００回を○、そ
れ以下を×とした。この成形体を５００℃で２時間脱脂
後、１３５０℃で焼成した。得られた焼結体に研削加工
を施し、テストピース形状（３×４×３６ｍｍ）とし
た。焼結体の評価はアルキメデス法による比重測定、Ｊ
ＩＳ Ｒ１６１０にもとずくビッカース硬さ試験、ＪＩ
Ｓ Ｒ １６０７にもとずくＩＦ法による破壊靱性試験
により行った。測定結果を図１に示す。これより、電融
アルミナの添加により、硬度と破壊靱性さらに成形性の
向上が認められる。しかし、３０ｗｔ％以上の添加では
焼結性の低下により、比重と硬度も低下する。
【０００７】（実施例２）実施例１で焼成した焼結体
に、さらに１３００℃、１０００Ｋｇｆ／ｃｍ2 の圧力
でＨＩＰ処理を施し、得られた焼結体に同様の研削加工
を行い、同様の評価とＪＩＳ Ｒ １６０１にもとずく
三点曲げ試験も行った。測定結果を図２に示す。これよ
り従来品に比べ、曲げ強度、硬度、靱性とも向上する
が、この中で破壊靱性の向上の理由としては亀裂が電融
アルミナにより偏向しながら進行するためと思われる。
また、この中で電融アルミナの平均粒径は３μｍ、添加
量は１０ｗｔ％のものが特性的には最も良い結果を示
す。
に、さらに１３００℃、１０００Ｋｇｆ／ｃｍ2 の圧力
でＨＩＰ処理を施し、得られた焼結体に同様の研削加工
を行い、同様の評価とＪＩＳ Ｒ １６０１にもとずく
三点曲げ試験も行った。測定結果を図２に示す。これよ
り従来品に比べ、曲げ強度、硬度、靱性とも向上する
が、この中で破壊靱性の向上の理由としては亀裂が電融
アルミナにより偏向しながら進行するためと思われる。
また、この中で電融アルミナの平均粒径は３μｍ、添加
量は１０ｗｔ％のものが特性的には最も良い結果を示
す。
【０００８】（実施例３）実施例２のＮｏ．１６配合の
試料において、ＭｇＯ添加量を０〜０．５ｗｔ％と変化
させた焼結体について、王水中１２時間の超音波処理を
行い、耐食性を評価した。王水処理による重量減少量を
図３に示す。これより、ＭｇＯ量増加により重量減少量
も増加し、耐食性が低下することが認められる。
試料において、ＭｇＯ添加量を０〜０．５ｗｔ％と変化
させた焼結体について、王水中１２時間の超音波処理を
行い、耐食性を評価した。王水処理による重量減少量を
図３に示す。これより、ＭｇＯ量増加により重量減少量
も増加し、耐食性が低下することが認められる。
【０００９】（比較例）実施例２のＮｏ．１６配合の試
料をキャピラリー形状にインジェクション成形を行い、
脱脂、焼成、ＨＩＰ処理し、その後研削加工を行い最終
製品とした。これを実機の耐久試験に供した。比較のた
め電融アルミナを含まない従来品を用いた場合の耐久性
も試験し、その結果を図４に示す。ここでいずれのキャ
ピラリーも同形状であり、先端の穴径は５１μｍとし
た。なお、図４中で耐チッピング性としたのは最終製品
とする以前の研削加工中１００本のうち、チッピングを
起こしたものの本数が半数を超えるものを×、半数以下
のものを○とした。また、図４中の単位「万ｗｉｒｅ」
とは半導体チップ上のパッドと外部システムの結線一本
を「１ｗｉｒｅ」とし、キャピラリー廃却までの総ｗｉ
ｒｅを万単位で表したものであり、キャピラリーの寿命
を示す指標である。図４から明らかなように、本発明の
ボンディングキャピラリーは研削加工時の対チッピング
性も良好であり、このことは製品としての歩留まりの向
上を意味する。それと同時に製品として使用しても欠け
や亀裂が起こりにくく耐久性にも優れていることがわか
る。
料をキャピラリー形状にインジェクション成形を行い、
脱脂、焼成、ＨＩＰ処理し、その後研削加工を行い最終
製品とした。これを実機の耐久試験に供した。比較のた
め電融アルミナを含まない従来品を用いた場合の耐久性
も試験し、その結果を図４に示す。ここでいずれのキャ
ピラリーも同形状であり、先端の穴径は５１μｍとし
た。なお、図４中で耐チッピング性としたのは最終製品
とする以前の研削加工中１００本のうち、チッピングを
起こしたものの本数が半数を超えるものを×、半数以下
のものを○とした。また、図４中の単位「万ｗｉｒｅ」
とは半導体チップ上のパッドと外部システムの結線一本
を「１ｗｉｒｅ」とし、キャピラリー廃却までの総ｗｉ
ｒｅを万単位で表したものであり、キャピラリーの寿命
を示す指標である。図４から明らかなように、本発明の
ボンディングキャピラリーは研削加工時の対チッピング
性も良好であり、このことは製品としての歩留まりの向
上を意味する。それと同時に製品として使用しても欠け
や亀裂が起こりにくく耐久性にも優れていることがわか
る。
【００１０】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、高硬度か
つ高靱性さらに王水に対する高耐食性を兼ね備え、耐久
性に優れ、成形性のよいボンディングキャピラリーを得
ることが可能となる。
つ高靱性さらに王水に対する高耐食性を兼ね備え、耐久
性に優れ、成形性のよいボンディングキャピラリーを得
ることが可能となる。
【図１】 本発明品と比較品に対する硬度、靱性、比
重、成形性についての測定結果を示す図である。
重、成形性についての測定結果を示す図である。
【図２】 本発明品と従来品に対する曲げ強度、硬度、
靱性、比重についての測定結果を示す図である。
靱性、比重についての測定結果を示す図である。
【図３】 本発明品と比較品、従来品に対する耐蝕性の
測定結果を示す図である。
測定結果を示す図である。
【図４】 本発明品と従来品に対する耐久性についての
測定結果を示す図である。
測定結果を示す図である。
Claims (2)
- 【請求項１】 酸化アルミニウム単独もしくは０．１ｗ
ｔ％以下の酸化マグネシウムが固溶したものに１〜２０
ｗｔ％の電融アルミナが分散していることを特徴とする
ボンディングキャピラリー。 - 【請求項２】 前記電融アルミナは平均粒子径が１〜５
μｍであることを特徴とする請求項１記載のボンディン
グキャピラリー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6022548A JPH07235561A (ja) | 1994-02-21 | 1994-02-21 | ボンディングキャピラリー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6022548A JPH07235561A (ja) | 1994-02-21 | 1994-02-21 | ボンディングキャピラリー |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07235561A true JPH07235561A (ja) | 1995-09-05 |
Family
ID=12085897
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6022548A Pending JPH07235561A (ja) | 1994-02-21 | 1994-02-21 | ボンディングキャピラリー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07235561A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100478773B1 (ko) * | 2002-08-12 | 2005-03-24 | 비아이 이엠티 주식회사 | 와이어 본딩용 캐필러리 소결제, 이를 이용한 와이어 본딩용 캐필러리 소결체의 제조방법 및 이를 적용한 와이어 본딩용 캐필러리 제조방법 |
-
1994
- 1994-02-21 JP JP6022548A patent/JPH07235561A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100478773B1 (ko) * | 2002-08-12 | 2005-03-24 | 비아이 이엠티 주식회사 | 와이어 본딩용 캐필러리 소결제, 이를 이용한 와이어 본딩용 캐필러리 소결체의 제조방법 및 이를 적용한 와이어 본딩용 캐필러리 제조방법 |
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