JPH0744203B2 - ボンデイングツ−ル - Google Patents
ボンデイングツ−ルInfo
- Publication number
- JPH0744203B2 JPH0744203B2 JP16000587A JP16000587A JPH0744203B2 JP H0744203 B2 JPH0744203 B2 JP H0744203B2 JP 16000587 A JP16000587 A JP 16000587A JP 16000587 A JP16000587 A JP 16000587A JP H0744203 B2 JPH0744203 B2 JP H0744203B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- bonding
- tool
- bonding tool
- film carrier
- diamond
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Wire Bonding (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はボンディングに関するものである。
従来の技術 従来より、半導体素子の実装方式の中で、高速で量産化
に富み高信頼性化を有する方式として、複数本の電極を
一度にボンディング出来るフィルムキャリヤ方式が一般
的に多く採用されている。
に富み高信頼性化を有する方式として、複数本の電極を
一度にボンディング出来るフィルムキャリヤ方式が一般
的に多く採用されている。
これは、半導体素子のアルミニウムパッド側に、クロム
を蒸着し、次いで銅が蒸着された層を介して10〜20μｍ
厚みの金突起を形成したものを半導体素子の電極とす
る。一方フィルムキャリヤ側は、リードに銅を用い、銅
の表面に0.3〜0.8μｍ厚みのスズを形成するか、もしく
は銅表面に0.5μｍ厚みのニッケルを介し、0.5μｍ厚み
の金を形成し、半導体素子電極とフィルムキャリヤのリ
ードとを位置合せし、ボンディングツールにて熱圧着す
ることによって前記半導体素子の金突起とフィルムキャ
リヤのリードとを接合する方式である。一般的に、フィ
ルムキャリヤリードに金を使用することは材料的に高価
となり、スズリードのフィルムキャリヤが多く使われて
いる。
を蒸着し、次いで銅が蒸着された層を介して10〜20μｍ
厚みの金突起を形成したものを半導体素子の電極とす
る。一方フィルムキャリヤ側は、リードに銅を用い、銅
の表面に0.3〜0.8μｍ厚みのスズを形成するか、もしく
は銅表面に0.5μｍ厚みのニッケルを介し、0.5μｍ厚み
の金を形成し、半導体素子電極とフィルムキャリヤのリ
ードとを位置合せし、ボンディングツールにて熱圧着す
ることによって前記半導体素子の金突起とフィルムキャ
リヤのリードとを接合する方式である。一般的に、フィ
ルムキャリヤリードに金を使用することは材料的に高価
となり、スズリードのフィルムキャリヤが多く使われて
いる。
ボンディングツールの構成としては、第３図に示すよう
に、支柱１にシーズヒーター２と熱電対３が挿入固定さ
れ、半導体素子電極とフィルムキャリヤリードとの接合
部に対向する支柱１側の面（以下ボンディングツールの
底面と称す）にダイヤモンドチップ４が挿入され焼結剤
５によって固定された構成となっている。支柱１は一般
的にステンレス材が用いられ、設備側にセッティングさ
れる。シーズヒーター２は、半導体素子電極とフィルム
キャリヤリードとを加熱するためのものであり、熱電対
３によって、その最適温度をコントロールする。ダイヤ
モンドチップ４は耐摩耗性が優れ、エッヂ部のカケがな
いことから採用されている。その底面のサイズは、半導
体素子の外形寸法と同程度の設計となっている。しかし
ながら、非常に高価ということから一般的に人工ダイヤ
モンドが用いられている。これは人工ダイヤモンド粉末
をバインダー中に分散させ超硬材（Ｗ・Ｃなど）上に焼
結さしたものであり、人工ダイヤモンド層の厚みがほぼ
0.5mm,超硬材がほぼ1.0mmとなっている。
に、支柱１にシーズヒーター２と熱電対３が挿入固定さ
れ、半導体素子電極とフィルムキャリヤリードとの接合
部に対向する支柱１側の面（以下ボンディングツールの
底面と称す）にダイヤモンドチップ４が挿入され焼結剤
５によって固定された構成となっている。支柱１は一般
的にステンレス材が用いられ、設備側にセッティングさ
れる。シーズヒーター２は、半導体素子電極とフィルム
キャリヤリードとを加熱するためのものであり、熱電対
３によって、その最適温度をコントロールする。ダイヤ
モンドチップ４は耐摩耗性が優れ、エッヂ部のカケがな
いことから採用されている。その底面のサイズは、半導
体素子の外形寸法と同程度の設計となっている。しかし
ながら、非常に高価ということから一般的に人工ダイヤ
モンドが用いられている。これは人工ダイヤモンド粉末
をバインダー中に分散させ超硬材（Ｗ・Ｃなど）上に焼
結さしたものであり、人工ダイヤモンド層の厚みがほぼ
0.5mm,超硬材がほぼ1.0mmとなっている。
発明が解決しようとする問題点 このような従来の構成においては、半導体素子電極とフ
ィルムキャリヤリードを加熱したボンディングツールに
て加圧するボンディングの際に、ボンディングツール底
面部である４辺の中心部に対向する半導体素子電極とフ
ィルムキャリヤリードとの接合が確実にできない問題が
発生している。この現象は、加熱したボンディングツー
ルの温度が高温度（400〜500℃）の時、顕著に現われて
くる。また、接合できていない部分は、半導体素子電極
部とフィルムキャリヤリードとに荷重が加わっていない
現象となっている。
ィルムキャリヤリードを加熱したボンディングツールに
て加圧するボンディングの際に、ボンディングツール底
面部である４辺の中心部に対向する半導体素子電極とフ
ィルムキャリヤリードとの接合が確実にできない問題が
発生している。この現象は、加熱したボンディングツー
ルの温度が高温度（400〜500℃）の時、顕著に現われて
くる。また、接合できていない部分は、半導体素子電極
部とフィルムキャリヤリードとに荷重が加わっていない
現象となっている。
これは、ボンディングツールの支柱１であるステンレス
材の熱膨張率と、焼結剤５の熱膨張率さらには、ダイヤ
モンドチップ４の熱膨張率との差によりボンディングツ
ール底面にソリが発生しているためである。焼結剤，ダ
イヤモンドチップの熱膨張率に対してステンレスの熱膨
張率はほぼ４倍と推定される。
材の熱膨張率と、焼結剤５の熱膨張率さらには、ダイヤ
モンドチップ４の熱膨張率との差によりボンディングツ
ール底面にソリが発生しているためである。焼結剤，ダ
イヤモンドチップの熱膨張率に対してステンレスの熱膨
張率はほぼ４倍と推定される。
第４図に、ボディングツールの底面サイズ12×4mm,ツー
ル温度420℃におけるボンディングツール底面のソリを
測定した値を示す。最大で７μｍのソリが発生している
ことがわかる。
ル温度420℃におけるボンディングツール底面のソリを
測定した値を示す。最大で７μｍのソリが発生している
ことがわかる。
また、このソリ現象はツール温度を低くすることによっ
て少なくすることはできるが、接合の最適温度値外にな
るため好ましくない。
て少なくすることはできるが、接合の最適温度値外にな
るため好ましくない。
本発明は、前述した欠点のないボンディングツールを提
供するものである。
供するものである。
問題点を解決するための手段 この問題点を解決するために本発明はボンディングツー
ルが同一素材で成り、接合部と対向する面にダイヤモン
ド皮膜を設けたものである。
ルが同一素材で成り、接合部と対向する面にダイヤモン
ド皮膜を設けたものである。
作用 この構成のボンディングツールにすることによって、半
導体素子電極とフィルムキャリヤリードとを加熱圧着す
るボンディングの際に発生するボンディングツールのソ
リは、材質が同一素材の一体ものであるため、材質の熱
膨張率差というものがなくなり発生しなくなる。そのた
め確実なる接合を得ることができる。また、ダイヤモン
ド皮膜を形成しているため、ボンディングツールの耐久
性にも問題はなく、特に、ボンディングツール底面のエ
ッヂ部のカケさらには皮膜硬度が非常に硬いため使用回
数増加にて発生するエッヂ部の丸みもなくなる。
導体素子電極とフィルムキャリヤリードとを加熱圧着す
るボンディングの際に発生するボンディングツールのソ
リは、材質が同一素材の一体ものであるため、材質の熱
膨張率差というものがなくなり発生しなくなる。そのた
め確実なる接合を得ることができる。また、ダイヤモン
ド皮膜を形成しているため、ボンディングツールの耐久
性にも問題はなく、特に、ボンディングツール底面のエ
ッヂ部のカケさらには皮膜硬度が非常に硬いため使用回
数増加にて発生するエッヂ部の丸みもなくなる。
実施例 ツール材質として熱伝導率，機械加工性等から一般に用
いられるステンレス材を使用し、第２図の如くヒーター
挿入孔12、熱電対挿入孔13を設けたツールを作った。ツ
ール底面は12×4mmとした。
いられるステンレス材を使用し、第２図の如くヒーター
挿入孔12、熱電対挿入孔13を設けたツールを作った。ツ
ール底面は12×4mmとした。
次いで、加工したツールをトリクロルエチレン浴に浸漬
し、さらにアセトン浴に浸漬して十分なる洗浄を行なっ
た。その後、ダイヤモンド形成の一般的な方法であるCV
D法によって、ツール底面部に５μｍ厚みのダイヤモン
ド皮膜11を形成した。（ダイヤモンド皮膜形成は住友電
気工業（株）製による。） その後、ヒーター挿入孔12,熱電対挿入孔13へヒーター,
CA熱電対３を挿入し、アルミナ接着剤で固定して取りつ
けることで第１図に示す如き本実施例のボンディングツ
ールを得ることができた。
し、さらにアセトン浴に浸漬して十分なる洗浄を行なっ
た。その後、ダイヤモンド形成の一般的な方法であるCV
D法によって、ツール底面部に５μｍ厚みのダイヤモン
ド皮膜11を形成した。（ダイヤモンド皮膜形成は住友電
気工業（株）製による。） その後、ヒーター挿入孔12,熱電対挿入孔13へヒーター,
CA熱電対３を挿入し、アルミナ接着剤で固定して取りつ
けることで第１図に示す如き本実施例のボンディングツ
ールを得ることができた。
上記本発明のボンディングツールを使用し、半導体素子
電極とフィルムキャリヤリードとを位置合せせしめ、ツ
ール温度420〜425℃，ツール荷重60〜80（g/リード１本
当たり）でボンディングしてもツールのソリは無く（±
１μｍ以内の測定値であり、測定誤差の範囲内であっ
た。）確実な接合を得ることが出来た。また耐久性につ
いてもバインダーを含まないため従来以上の耐久性を有
し、20万ショット以上を有した。
電極とフィルムキャリヤリードとを位置合せせしめ、ツ
ール温度420〜425℃，ツール荷重60〜80（g/リード１本
当たり）でボンディングしてもツールのソリは無く（±
１μｍ以内の測定値であり、測定誤差の範囲内であっ
た。）確実な接合を得ることが出来た。また耐久性につ
いてもバインダーを含まないため従来以上の耐久性を有
し、20万ショット以上を有した。
尚、本実施例においてはダイヤモンド皮膜11が10μｍ以
上にすれば支柱であるステンレス材との間の熱膨張率差
でツールのソリが発生し、半導体素子電極とフィルムキ
ャリヤリードとの接合が悪化し、ボンディング歩留りを
大幅に低下さす。また、ダイヤモンド皮膜が１μｍ以下
であれば、ボンディングツールの耐久性が保たれず、ツ
ール底面のエッヂ部のカケさらには丸みが発生し、ツー
ル底面形状が変化し、接合を悪くする。
上にすれば支柱であるステンレス材との間の熱膨張率差
でツールのソリが発生し、半導体素子電極とフィルムキ
ャリヤリードとの接合が悪化し、ボンディング歩留りを
大幅に低下さす。また、ダイヤモンド皮膜が１μｍ以下
であれば、ボンディングツールの耐久性が保たれず、ツ
ール底面のエッヂ部のカケさらには丸みが発生し、ツー
ル底面形状が変化し、接合を悪くする。
発明の効果 以上のように、本発明のボンディングツールはボンディ
ングツールが同一素材で成り、その底面部へダイヤモン
ド皮膜を設けたことにより、半導体素子電極とフィルム
キャリヤリードとを加熱加圧する際に、ボンディングツ
ールのソリの発生をなくすることができ、確実なる接合
が得られ、ボンディング歩留りも大幅に向上さすことが
できるものである。さらに高耐久性を要し、かつ構造が
簡単であるなどの効果を生ずる。
ングツールが同一素材で成り、その底面部へダイヤモン
ド皮膜を設けたことにより、半導体素子電極とフィルム
キャリヤリードとを加熱加圧する際に、ボンディングツ
ールのソリの発生をなくすることができ、確実なる接合
が得られ、ボンディング歩留りも大幅に向上さすことが
できるものである。さらに高耐久性を要し、かつ構造が
簡単であるなどの効果を生ずる。
第１図は本発明のボンディングツールの構成を示す断面
図、第２図はボンディングツールの実施例の断面図、第
３図は従来のボンディングツールの構成を示す断面図、
第４図は従来のボンディングツールの変形量を示す特性
図である。 １……支柱、２……シーズヒーター、３……熱電対、11
……ダイヤモンド皮膜。
図、第２図はボンディングツールの実施例の断面図、第
３図は従来のボンディングツールの構成を示す断面図、
第４図は従来のボンディングツールの変形量を示す特性
図である。 １……支柱、２……シーズヒーター、３……熱電対、11
……ダイヤモンド皮膜。
Claims (1)
- 【請求項１】リードと、半導体素子上との電極とを熱圧
着し、接合せしめるボンディングツールにおいて、上記
ボンディングツールが同一素材で成り、接着部と対向す
る面にダイヤモンド皮膜を設けたことを特徴とするボデ
ィングツール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16000587A JPH0744203B2 (ja) | 1987-06-26 | 1987-06-26 | ボンデイングツ−ル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16000587A JPH0744203B2 (ja) | 1987-06-26 | 1987-06-26 | ボンデイングツ−ル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS645026A JPS645026A (en) | 1989-01-10 |
| JPH0744203B2 true JPH0744203B2 (ja) | 1995-05-15 |
Family
ID=15705918
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16000587A Expired - Lifetime JPH0744203B2 (ja) | 1987-06-26 | 1987-06-26 | ボンデイングツ−ル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0744203B2 (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01162241U (ja) * | 1988-04-25 | 1989-11-10 | ||
| JPH0731542Y2 (ja) * | 1989-08-15 | 1995-07-19 | 沖電気工業株式会社 | ボンディングツール |
| JP2520971B2 (ja) * | 1990-05-18 | 1996-07-31 | 住友電気工業株式会社 | ボンディングツ―ル |
| US5213248A (en) * | 1992-01-10 | 1993-05-25 | Norton Company | Bonding tool and its fabrication |
| US5370299A (en) * | 1992-04-23 | 1994-12-06 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Bonding tool having diamond head and method of manufacturing the same |
| JP3318878B2 (ja) * | 1993-09-10 | 2002-08-26 | ソニー株式会社 | 熱圧着ツール及びこれを用いた熱圧着装置 |
| JP2006210534A (ja) * | 2005-01-26 | 2006-08-10 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp | 実装工具 |
| DE102014114095B4 (de) | 2014-09-29 | 2017-03-23 | Danfoss Silicon Power Gmbh | Sintervorrichtung |
| DE102014114096A1 (de) * | 2014-09-29 | 2016-03-31 | Danfoss Silicon Power Gmbh | Sinterwerkzeug für den Unterstempel einer Sintervorrichtung |
| DE102014114097B4 (de) | 2014-09-29 | 2017-06-01 | Danfoss Silicon Power Gmbh | Sinterwerkzeug und Verfahren zum Sintern einer elektronischen Baugruppe |
| DE102014114093B4 (de) | 2014-09-29 | 2017-03-23 | Danfoss Silicon Power Gmbh | Verfahren zum Niedertemperatur-Drucksintern |
| KR102464697B1 (ko) * | 2020-05-12 | 2022-11-08 | 한국야금 주식회사 | 다이아몬드 피복 본딩 공구 |
-
1987
- 1987-06-26 JP JP16000587A patent/JPH0744203B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS645026A (en) | 1989-01-10 |
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