JPH08181173A - Flip-chip bonding tool and its manufacture and mounting method using the same - Google Patents

Flip-chip bonding tool and its manufacture and mounting method using the same

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JPH08181173A
JPH08181173A JP33557694A JP33557694A JPH08181173A JP H08181173 A JPH08181173 A JP H08181173A JP 33557694 A JP33557694 A JP 33557694A JP 33557694 A JP33557694 A JP 33557694A JP H08181173 A JPH08181173 A JP H08181173A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pressing surface
tool
polycrystalline diamond
flip
chip mounting
Prior art date
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Pending
Application number
JP33557694A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tsutomu Nakamura
中村  勉
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Filing date
Publication date
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Priority to GB9506351A priority patent/GB2287897B/en
Priority to KR1019950007173A priority patent/KR950035567A/en
Priority to US08/414,787 priority patent/US5653376A/en
Publication of JPH08181173A publication Critical patent/JPH08181173A/en
Priority to US08/842,515 priority patent/US5934542A/en
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Abstract

PURPOSE: To prevent thermal damage of surface roughness and flatness of a tool surface and maintain the excellent state for a long term, by specifying the surface roughness, the flatness and the maximum temperature difference of a pressing surface at the tip of a tool which is composed of diamond and has a vacuum suction hole. CONSTITUTION: A tool is used in mounting of a flip-chip bonding method which directly mounts an LSI on a board. The tool tip surface acting as a pressing surface at the time of mounting is coated with diamond 3. The temperature of the pressing surface is controlled to be equal to the application temperature of the tool in the range of 200-400 deg.C. In this state, polishing is performed in the manner in which the flatness of the pressing surface in the range that the highest temperature of the pressing surface is 230-400 deg.C is 5μm or lower, and the surface is in the state of a mirror surface whose Rmax designation is 0.1μm or lower. At least a vacuum suction hole 4 which is opened in the pressing surface at the tool tip is installed, and the maximum temperature difference in the pressing surface is made 30 deg.C.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はプリント配線基板やガラ
ス基板上にLSIを直接実装するフリップチップ方式の
実装ツールに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flip chip type mounting tool for directly mounting an LSI on a printed wiring board or a glass substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体素子を用いた電子機器は種
々開発されており、この分野の技術進展には目覚ましい
ものがある。これらの電子機器を構成する電子部品の電
気的特性を引き出してその性能を充分に発揮させるため
には、その接合部材同士の接合が必要である。
2. Description of the Related Art In recent years, various electronic devices using semiconductor elements have been developed, and the technological progress in this field is remarkable. In order to bring out the electrical characteristics of the electronic components that make up these electronic devices and to bring out their full performance, it is necessary to join the joining members.

【0003】種々の実装方法のうち、最近では、ボンデ
ィングワイヤーを用いないワイヤレスボンディング技術
による実装法が、実装効率の高さやパッケージ設計の自
由度の大きさ等の優れた特徴により注目を集めている。
Among various mounting methods, recently, a mounting method using a wireless bonding technique which does not use a bonding wire has been attracting attention due to its excellent features such as high mounting efficiency and flexibility in package design. .

【0004】ワイヤレスボンディングのうち、特にフリ
ップチップ方式の実装は、LSIに形成したバンプを利
用して基板上に直接接合するため、基板リードの狭ピッ
チ化に対応でき、かつ実装効率の向上が期待できる実装
法として技術開発が行われている。
Among the wireless bonding methods, particularly in the flip-chip mounting method, bumps formed on an LSI are used to directly bond to the substrate, so that it is possible to cope with a narrower pitch of substrate leads and to improve the mounting efficiency. Technology is being developed as a possible mounting method.

【0005】実際、ワークステーションやパソコン等の
MPUの実装や、液晶パネル製造におけるガラス基板へ
のドライバLSIの実装に、この実装方法が採用されて
いる。
Actually, this mounting method is adopted for mounting an MPU such as a workstation or a personal computer, or mounting a driver LSI on a glass substrate in manufacturing a liquid crystal panel.

【0006】MPUの実装ではハンダからなるバンプを
溶融させて接合するため、200〜400℃の温度範囲
に直接或は間接的に加熱したツールを用いて、LSIを
真空吸着して搬送した後に一定時間押圧し、その後20
0℃以下に冷却してから押圧を解除する実装方法が採ら
れる。
In the mounting of the MPU, since the bumps made of solder are melted and bonded, a tool heated directly or indirectly to a temperature range of 200 to 400 ° C. is used to vacuum-adsorb the LSI, and then the LSI is fixed. Press for a time, then 20
A mounting method is adopted in which the pressure is released after cooling to 0 ° C. or less.

【0007】また、液晶パネル製造工程では、熱硬化性
のACF(異方性導電シート)を介してガラス基板上に
ドライバLSIが実装されるため、上記のような方法以
外に、200〜400℃の温度範囲に直接或は間接的に
常時加熱した状態で、LSIを真空吸着して搬送した後
に一定時間押圧する実装方法で行なわれる。
In the liquid crystal panel manufacturing process, since the driver LSI is mounted on the glass substrate via the thermosetting ACF (anisotropic conductive sheet), other than the above method, 200 to 400 ° C. In a mounting method in which the LSI is vacuum-sucked and conveyed, and then pressed for a certain period of time while being directly or indirectly always heated to the temperature range.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】いずれの実装方法にお
いても常時或は間欠的に高温状態とされることから、ツ
ールの特性として優れた耐熱性が要求される。すなわ
ち、ツールはLSIを破損させることなく直接押圧する
必要があることから、ツール先端面の面粗度や平担度が
熱損傷を受けずに良好な状態を長時間保持される必要が
ある。しかし、従来から使用されているインバー合金や
Mo等の金属ツールでは、徐々にその特性が劣化すると
いう問題があった。
In any of the mounting methods, the temperature is constantly or intermittently set to a high temperature, so that excellent heat resistance is required as a characteristic of the tool. That is, since the tool needs to directly press the LSI without damaging the LSI, the surface roughness and flatness of the tool tip surface need to be kept in a good state for a long time without being damaged by heat. However, the metal tools such as Invar alloy and Mo that have been conventionally used have a problem that their characteristics are gradually deteriorated.

【0009】さらに、ツール表面には加熱・昇華したハ
ンダや樹脂が固化して付着するため、定期的にクリーニ
ングする必要がある。クリーニングは、ツール表面から
付着物を直接機械的に除去する方法で行うが、従来のツ
ールではこの際に先端面が削り取られて形状が変化し、
良好な実装作業が継続できない状態になるということも
問題とされている。
Furthermore, since the heated and sublimated solder and resin solidify and adhere to the tool surface, it is necessary to clean it regularly. Cleaning is performed by directly removing the deposits from the tool surface mechanically.However, in the case of conventional tools, the tip surface is scraped off and the shape changes,
Another problem is that good mounting work cannot be continued.

【0010】本発明者は上記の問題点を解決するために
特願平6−62905号記載の先行技術を基礎にして鋭
意検討を重ねた結果、市場の要求に応えるツールを完成
したものである。
In order to solve the above problems, the present inventor has conducted extensive studies based on the prior art described in Japanese Patent Application No. 6-62905, and as a result, has completed a tool that meets the demands of the market. .

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明は下記の(1)〜
(4)の特徴を有する実装ツール、実装ツールの製造方
法、実装方法を提供する。
The present invention includes the following (1) to (1).
A mounting tool having the feature (4), a method for manufacturing the mounting tool, and a mounting method are provided.

【0012】(1)基板上にLSIを直接実装するフリ
ップチップ実装方法の実装で用いられるツールであっ
て、ツール先端の押圧面がRmax表示で0.1μm以下
の表面粗さである気相合成法による多結晶ダイヤモンド
で構成され、かつ当該面内に開孔した少なくとも1つの
真空吸着孔を有するものであり、当該押圧面の最高温度
が230〜400℃の範囲における押圧面の平担度が5
μm以下、押圧面内の最大温度差が30℃以下という特
性を有することを特徴とするフリップチップ実装ツー
ル。
(1) A tool used in the mounting of a flip chip mounting method for directly mounting an LSI on a substrate, wherein the pressing surface at the tip of the tool has a surface roughness of 0.1 μm or less in Rmax display. Which is made of polycrystalline diamond according to the method and has at least one vacuum suction hole opened in the surface, and the flatness of the pressing surface in the maximum temperature range of 230 to 400 ° C. 5
A flip-chip mounting tool characterized in that it has a characteristic that the maximum temperature difference in the pressing surface is 30 μC or less, and the μm or less.

【0013】(2)実装時の押圧面となるツール先端面
に多結晶ダイヤモンドを被覆する工程と、押圧面の温度
を200〜400℃の範囲でのツール使用温度と同一と
なるように制御しながら、押圧面の最高温度が230〜
400℃の範囲における押圧面の平担度が5μm以下
で、かつその表面がRmax表示で0.1μm以下の鏡面
状態とする研磨工程とを少なくとも含むことを特徴とす
るフリップチップ実装ツールの製造方法。
(2) The step of coating the tool tip surface, which is the pressing surface at the time of mounting, with polycrystalline diamond, and the temperature of the pressing surface is controlled to be the same as the tool operating temperature in the range of 200 to 400 ° C. However, the maximum temperature of the pressing surface is 230 ~
A method of manufacturing a flip-chip mounting tool, which comprises at least a flatness of the pressing surface in a range of 400 ° C. of 5 μm or less, and a polishing step of making the surface into a mirror surface state of 0.1 μm or less in Rmax display. .

【0014】(3)押圧面が気相合成法による多結晶ダ
イヤモンドからなり、該表面がRmax表示で0.1μm
以下の鏡面状態で、かつ押圧面の最高温度が230〜4
00℃の条件下における押圧面の平担度が5μm以下、
押圧面内の最大温度差が30℃以下という特性を有する
ツールを、200〜400℃の温度範囲に直接或は間接
的に常時加熱した状態で、LSIを真空吸着して搬送し
た後に一定時間押圧することにより、基板上に接合部材
を介して実装することを特徴とするフリップチップ実装
方法。
(3) The pressing surface is made of polycrystalline diamond by the vapor phase synthesis method, and the surface is 0.1 μm in Rmax display.
In the following mirror state, and the maximum temperature of the pressing surface is 230-4
The flatness of the pressing surface under the condition of 00 ° C. is 5 μm or less,
A tool having a characteristic that the maximum temperature difference in the pressing surface is 30 ° C or less is directly or indirectly heated to a temperature range of 200 to 400 ° C, and is pressed for a certain period of time after vacuum suctioning and transferring the LSI. By doing so, the flip-chip mounting method is characterized in that it is mounted on the substrate via a bonding member.

【0015】(4)押圧面が気相合成法による多結晶ダ
イヤモンドからなり、該表面がRmax表示で0.1μm
以下の鏡面状態で、かつ押圧面の最高温度が230〜4
00℃の条件下における押圧面の平担度が5μm以下、
押圧面内の最大温度差が30℃以下という特性を有する
ツールを、200〜400℃の温度範囲に直接或は間接
的に加熱した状態で、LSIを真空吸着して搬送した後
に一定時間押圧し、その後200℃以下に冷却してから
押圧を解除することにより、基板上に接合部材を介して
実装することを特徴とするフリップチップ実装方法。
(4) The pressing surface is made of polycrystalline diamond by the vapor phase synthesis method, and the surface has a Rmax value of 0.1 μm.
In the following mirror state, and the maximum temperature of the pressing surface is 230-4
The flatness of the pressing surface under the condition of 00 ° C. is 5 μm or less,
A tool having a characteristic that the maximum temperature difference within the pressing surface is 30 ° C. or less is directly or indirectly heated to a temperature range of 200 to 400 ° C., and the LSI is vacuum-sucked and conveyed, and then pressed for a certain period of time. Then, the flip-chip mounting method is characterized in that the substrate is mounted on the substrate via a bonding member by releasing the pressure after cooling to 200 ° C. or less.

【0016】[0016]

【作用】本発明の実施に際し、ツール先端部の実装押圧
面が、気相合成法による多結晶ダイヤモンドからなるこ
とを必須要件とする。すなわち、気相合成法による多結
晶ダイヤモンドは、耐熱性・耐摩耗性に優れると共に、
低コストで製造可能である点を活かすのである。
In carrying out the present invention, it is essential that the mounting pressing surface at the tip of the tool is made of polycrystalline diamond by the vapor phase synthesis method. That is, the polycrystalline diamond produced by the vapor phase synthesis method has excellent heat resistance and wear resistance,
The advantage is that it can be manufactured at low cost.

【0017】さらに、市場の要求に応えるために、ツー
ル先端の押圧面がRmax表示で0.1μm以下の表面粗
さである気相合成法による多結晶ダイヤモンドで構成さ
れ、かつ当該面内に開孔した少なくとも1つの真空吸着
孔を有するものであり、当該押圧面の最高温度が230
〜400℃の範囲における押圧面の平担度が5μm以
下、押圧面内の最大温度差が30℃以下という特性を有
することが必要である。
Further, in order to meet the demands of the market, the pressing surface at the tip of the tool is composed of polycrystalline diamond by a vapor phase synthesis method having a surface roughness of 0.1 μm or less in Rmax, and is opened in the surface. It has at least one vacuum suction hole, and the maximum temperature of the pressing surface is 230
It is necessary that the flatness of the pressing surface in the range of up to 400 ° C. is 5 μm or less and the maximum temperature difference in the pressing surface is 30 ° C. or less.

【0018】上記のツールを製造するに際しては、特願
平6−62905号記載のツール構造をとるのが好まし
い。すなわち、多結晶ダイヤモンドを特定の超硬合金製
シャンクに直接被覆した構造、或は特定の超硬合金製基
材に多結晶ダイヤモンドを被覆した後に、該多結晶ダイ
ヤモンド被覆超硬合金を金属または合金製のシャンクに
ロウ付け等の手段で接合した構造である。特に、後者の
構造は、シャンクの加工性やツール特性について自由度
が大きくできることからより好ましい構造である。
When manufacturing the above tool, it is preferable to adopt the tool structure described in Japanese Patent Application No. 6-62905. That is, a structure in which polycrystalline diamond is directly coated on a specific cemented carbide shank, or a specific cemented carbide substrate is coated with polycrystalline diamond, and then the polycrystalline diamond-coated cemented carbide is formed into a metal or alloy. It is a structure that is joined to a manufactured shank by means such as brazing. In particular, the latter structure is a more preferable structure because it has a high degree of freedom in terms of shank workability and tool characteristics.

【0019】多結晶ダイヤモンドを被覆する超硬合金と
しては、被覆面とする少なくともその一表面に硬質炭化
物および/または硬質炭窒化物の微視的な突起を有し、
室温から400℃までの線膨張率が4.0×10-6
5.5×10-6/℃である超硬合金を用いる。
The cemented carbide for coating polycrystalline diamond has microscopic projections of hard carbide and / or hard carbonitride on at least one surface of the coated surface,
The linear expansion coefficient from room temperature to 400 ° C is 4.0 × 10 -6 ~
A cemented carbide of 5.5 × 10 −6 / ° C. is used.

【0020】このような基材に多結晶ダイヤモンドを後
述の如き仕様で被覆すれば、被覆多結晶ダイヤモンドと
基材の密着強度が高く、かつ強度・熱応答性にも優れた
ツール素材を実現することができる。
When such a substrate is coated with polycrystalline diamond according to the specifications described below, a tool material having high adhesion strength between the coated polycrystalline diamond and the substrate and excellent strength and thermal response is realized. be able to.

【0021】この基材で密着強度が向上する理由は、微
視的な突起を有する超硬合金表面に多結晶ダイヤモンド
を被覆するため、いわゆるアンカー効果により耐剥離性
が高められるものと考えられる。また、超硬合金の室温
から400℃までの線膨張率を4.0×10-6〜5.5
×10-6/℃と規定することにより、被覆多結晶ダイヤ
モンドと基材との熱膨張差に基づく熱応力を小さく抑え
ることが可能となり、ボンディングツールが使用される
高温下においてもこの優れた密着強度を維持することが
できる。
It is considered that the reason why the adhesion strength is improved with this substrate is that since the surface of the cemented carbide having microscopic projections is coated with polycrystalline diamond, the peeling resistance is enhanced by the so-called anchor effect. Further, the coefficient of linear expansion of the cemented carbide from room temperature to 400 ° C. is 4.0 × 10 −6 to 5.5.
By defining × 10 -6 / ° C, it becomes possible to suppress the thermal stress due to the difference in thermal expansion between the coated polycrystalline diamond and the base material to a small level, and this excellent adhesion can be achieved even at high temperatures when the bonding tool is used. The strength can be maintained.

【0022】基材とする超硬合金の素材は、より具体的
には、硬質炭化物として周期律表第IVa・Va・VIa族
元素の炭化物および/またはこれらの固溶体から構成さ
れ、WCを70〜95重量%、WC以外の周期律表第IV
a・Va・VIa族元素の炭化物を2〜25重量%、鉄族
金属を残重量%含有するものと表現することができる。
この組成範囲であれば、後述する熱処理によって硬質炭
化物および/または硬質炭窒化物の微視的な突起を生成
することができ、アンカー効果を有効に発現させること
が可能である。また、線膨張率についても、室温から4
00℃までの範囲で4.0×10-6〜5.5×10-6
℃の範囲に制御することができる。尚、含有する鉄族金
属としては、焼結性に影響を及ぼす硬質炭化物との濡れ
性等の点から、特にCoを用いることが望ましい。
More specifically, the material of the cemented carbide as the base material is composed of hard carbides of carbides of the IVa.Va.VIa group elements of the periodic table and / or solid solutions thereof, and has a WC of 70 to 70%. 95% by weight, periodic table other than WC IV
It can be expressed as containing 2 to 25% by weight of carbides of a.Va.VIa group elements and the remaining% by weight of iron group metals.
Within this composition range, microscopic projections of hard carbide and / or hard carbonitride can be generated by the heat treatment described later, and the anchor effect can be effectively exhibited. In addition, regarding the coefficient of linear expansion,
4.0 × 10 −6 to 5.5 × 10 −6 / in the range up to 00 ° C.
It can be controlled in the range of ° C. In addition, as the iron group metal to be contained, it is particularly preferable to use Co from the viewpoint of wettability with a hard carbide that affects sinterability.

【0023】熱処理後の超硬合金表面の硬質炭化物およ
び/または硬質炭窒化物で構成される微視的な突起の長
さとしては、2〜10μmが好ましい。突起物の長さを
この範囲に規定するのは、2μmよりも短いと顕著なア
ンカー効果がみられず、また10μmよりも長いと後工
程での多結晶ダイヤモンドの被覆時に、突起の間に多結
晶ダイヤモンドが生成し難くなり逆に高い密着強度が得
られないからである。
The length of the microscopic projections composed of hard carbide and / or hard carbonitride on the surface of the cemented carbide after heat treatment is preferably 2 to 10 μm. When the length of the protrusions is regulated within this range, a remarkable anchor effect is not seen when the length is shorter than 2 μm, and when the length is longer than 10 μm, a large amount of space is left between the protrusions when the polycrystalline diamond is coated in the subsequent step. This is because it becomes difficult to generate crystalline diamond, and on the contrary, high adhesion strength cannot be obtained.

【0024】表面にこのような硬質炭化物および/また
は硬質炭窒化物の微視的な突起を生成するには、室温か
ら400℃までの線膨張率が4.0×10-6〜5.5×
10-6/℃であって、硬質炭化物として周期律表第IVa
・Va・VIa族元素の炭化物および/またはこれらの固
溶体から構成され、その組成がWCを70〜95重量
%、WC以外の周期律表第IVa・Va・VIa族元素の炭
化物を2〜25重量%、鉄族金属を残重量%含有する超
硬合金を、10〜760TorrのN2またはCO雰囲
気中で、900〜1,500℃の温度に0.5〜3時間
保持してから、N2、CO、不活性ガス又は真空雰囲気
で室温まで冷却する加熱処理が必要である。この処理に
より超硬合金の構成成分である周期律表第IVa・Va・
VIa族元素の炭化物が超硬合金表面に移動し、さらに再
結晶化して微視的な突起状に成長する。尚、この微視的
な突起は加熱雰囲気によって、その一部が窒化し最終的
に炭窒化物或は炭化物と炭窒化物との混合相となる場合
もあるが、密着強度は炭化物のみの場合と同様良好であ
る。
In order to form such microscopic projections of hard carbide and / or hard carbonitride on the surface, the linear expansion coefficient from room temperature to 400 ° C. is 4.0 × 10 -6 to 5.5. ×
10 −6 / ° C., and as hard carbide, IVa of the periodic table
-Va / VIa group element carbide and / or solid solution thereof, and its composition is 70 to 95% by weight of WC, and 2 to 25 weight% of IVa / Va / VIa group element carbide other than WC. %, And a cemented carbide containing an iron group metal in a residual weight% of N 2 or CO atmosphere of 10 to 760 Torr at a temperature of 900 to 1,500 ° C. for 0.5 to 3 hours, and then N 2 , CO, an inert gas, or a heat treatment for cooling to room temperature in a vacuum atmosphere is required. By this treatment, the periodic table IVa, Va, which is a constituent of cemented carbide,
The carbide of the VIa group element moves to the surface of the cemented carbide and is further recrystallized to grow into microscopic projections. The microscopic protrusions may partly be nitrided by the heating atmosphere and eventually become carbonitride or a mixed phase of carbide and carbonitride, but the adhesion strength is only carbide. As good as.

【0025】ここで、加熱条件のうち圧力・ガス雰囲気
を上記の規定範囲外とすると硬質炭化物および/または
硬質炭窒化物の微視的な突起が生成しなかったり、長さ
が上記の範囲内にならない等の状態となり好ましくな
い。また、加熱温度やその保持時間を規定しているの
は、900℃よりも低い温度或は0.5時間よりも短い
保持時間では周期律表第IVa・Va・VIa族元素の炭化
物が超硬合金表面に移動し難いため、突起の生成が不充
分となるからである。一方、1,500℃よりも高い温
度或は3時間よりも長い保持時間では、表面に成長する
硬質炭化物および/または硬質炭窒化物の粒成長が顕著
となり、強度が低下するため好ましくない。
Here, if the pressure / gas atmosphere in the heating conditions is out of the above specified range, no microscopic protrusions of hard carbide and / or hard carbonitride are generated, or the length is within the above range. It is not preferable because it will not be possible. Further, the heating temperature and the holding time thereof are regulated at a temperature lower than 900 ° C. or a holding time shorter than 0.5 hours, in which carbides of the IVa, Va, and VIa group elements of the periodic table are superhard. This is because it is difficult to move to the surface of the alloy, and the formation of protrusions becomes insufficient. On the other hand, if the temperature is higher than 1,500 ° C. or the holding time is longer than 3 hours, the grain growth of hard carbides and / or hard carbonitrides growing on the surface becomes remarkable and the strength is lowered, which is not preferable.

【0026】尚、上記の加熱処理による微視的突起生成
に伴って、超硬合金の結合材であった鉄族金属も表面に
溶出する。この鉄族金属はもはや超硬合金の結合材とし
ての作用はせず、後述する多結晶ダイヤモンドの被覆工
程においては、析出するダイヤモンドを黒鉛に変換する
作用を示すため、被覆工程前に除去することが必要であ
る。表面の鉄族金属の除去には、この加熱処理後の超硬
合金を酸に浸漬して溶解する方法が好ましい。この場合
に使用できる酸としては、炭化物或は炭窒化物を溶解せ
ず鉄族金属のみを溶解する塩酸・硝酸等或はこれらの混
酸が有効である。溶解処理は室温でも行なえるが、加圧
加熱状態にすることにより一層効率的に処理を行なうこ
とが可能である。尚、本発明での超硬合金の加熱処理で
生成する微視的突起は、超硬合金の表面を完全に覆うよ
うに層状に形成されるため、表面の鉄族金属を溶解した
酸はそれ以上内部にまで浸透して超硬合金の結合材であ
る鉄族金属を溶解することはない。
Incidentally, with the formation of microscopic projections by the above heat treatment, the iron group metal, which was the binder of the cemented carbide, is also eluted on the surface. This iron group metal no longer acts as a binder for cemented carbide, and in the coating step of polycrystalline diamond described below, it has the effect of converting precipitated diamond into graphite, so remove it before the coating step. is necessary. For removing the iron group metal on the surface, a method of immersing the heat-treated cemented carbide in an acid to dissolve it is preferable. As the acid that can be used in this case, hydrochloric acid, nitric acid or the like or a mixed acid thereof which does not dissolve the carbide or carbonitride but dissolves only the iron group metal is effective. The dissolution treatment can be carried out at room temperature, but the treatment can be carried out more efficiently by heating under pressure. Since the microscopic projections generated by the heat treatment of the cemented carbide in the present invention are formed in layers so as to completely cover the surface of the cemented carbide, the acid that dissolves the iron group metal on the surface is As a result, the iron group metal that is the binder of the cemented carbide is not dissolved by penetrating into the inside.

【0027】尚、これらの熱処理を行う前に、予め多結
晶ダイヤモンドを被覆すべき面と反対側の面を貫通する
穴をあけておく必要がある。これは、実装の際にLSI
を真空吸着するための穴であり、熱処理後の加工では熱
処理により創製された表面の性状が影響を受ける可能性
がため好ましくない。また、多結晶ダイヤモンドの被覆
処理後についても、多結晶ダイヤモンドが加工損傷を受
けることがあるため好ましくない。
Before performing these heat treatments, it is necessary to previously make a hole through the surface opposite to the surface to be coated with polycrystalline diamond. This is the LSI when mounting
Is a hole for vacuum adsorption, and it is not preferable because the property of the surface created by the heat treatment may be affected in the processing after the heat treatment. Further, even after the coating treatment of the polycrystalline diamond, the polycrystalline diamond may be damaged due to processing, which is not preferable.

【0028】上記の方法により表面改質された超硬合金
を基材とし、微視的突起を有する表面に気相合成法によ
り多結晶ダイヤモンドを被覆する。ここで多結晶ダイヤ
モンドの被覆をするために行う気相合成法としては公知
の方法が適用可能である。すなわち、プラズマ放電や熱
電子放射を利用して原料ガスの分解・励起を生じさせる
各種のCVD(Chemical Vapor Deposition)法や熱焼炎
法が利用できる。原料ガスとしては、例えばメタン・エ
タン・プロパン等の炭化水素類、メタノール・エタノー
ル等のアルコール類、またはエステル等の有機炭化化合
物などの炭素を構成元素として含有する物質と水素との
混合ガスを用いるのが一般的である。尚、水素以外にア
ルゴン等の不活性ガスや酸素・一酸化炭素・水等につい
てもダイヤモンドの生成反応を阻害しない範囲内で含有
させることもできる。
The cemented carbide surface-modified by the above method is used as a base material, and the surface having microscopic projections is coated with polycrystalline diamond by a vapor phase synthesis method. Here, a known method can be applied as the vapor phase synthesis method performed for coating the polycrystalline diamond. That is, various kinds of CVD (Chemical Vapor Deposition) method and thermal burning flame method which cause decomposition / excitation of the raw material gas by utilizing plasma discharge or thermionic emission can be used. As the raw material gas, for example, a mixed gas of hydrogen with a substance containing carbon as a constituent element such as hydrocarbons such as methane, ethane, propane, alcohols such as methanol and ethanol, or organic carbon compounds such as esters is used. Is common. In addition to hydrogen, an inert gas such as argon, oxygen, carbon monoxide, water, etc. may be contained within a range that does not interfere with the diamond formation reaction.

【0029】多結晶ダイヤモンドの被覆厚さは、15〜
100μmであることが重要である。最小値の15μm
は、上記した超硬合金表面の微視的な突起の長さの好ま
しい範囲が2〜10μmであるため、この突起が最も長
い場合にこれを完全に覆い尽くし、かつ鏡面状態とする
ためのその後の研磨工程での取り代分を見込んだ値であ
る。最大値を100μmに規定しているのは、これより
も厚くなると基材と被覆多結晶ダイヤモンドとの熱膨張
差による熱応力が顕著となり、アンカー効果による密着
強度向上の効果が薄れるからである。
The coating thickness of the polycrystalline diamond is 15 to 15.
It is important that it is 100 μm. Minimum value of 15 μm
The preferable range of the length of the microscopic projections on the surface of the cemented carbide is 2 to 10 μm, and therefore, when the projections are the longest, they are completely covered and after that, a mirror surface state is obtained. This is a value that allows for the allowance in the polishing process. The maximum value is defined as 100 μm because if it is thicker than this, the thermal stress due to the difference in thermal expansion between the base material and the coated polycrystalline diamond becomes remarkable, and the effect of improving the adhesion strength due to the anchor effect is weakened.

【0030】また、多結晶ダイヤモンドの純度は、ラマ
ン分光分析によるダイヤモンド炭素(X)と非ダイヤモ
ンド炭素(Y)のピーク比(Y/X)が0.2以下であ
ることが重要である。このような純度の高い膜質でない
と、使用中の先端表面の熱劣化が著しくなり満足した寿
命が得られない。
Further, regarding the purity of polycrystalline diamond, it is important that the peak ratio (Y / X) of diamond carbon (X) and non-diamond carbon (Y) by Raman spectroscopy is 0.2 or less. If the quality of the film is not such high purity, thermal deterioration of the tip surface during use will be remarkable and a satisfactory life cannot be obtained.

【0031】尚、ここで超硬合金表面と被覆多結晶ダイ
ヤモンドの界面についてより詳細には、「超硬合金表面
の微視的な突起は被覆する多結晶ダイヤモンド層内に侵
入している」と表現できる。本発明の基材仕様であれ
ば、このような断面構造を呈する被覆が可能であり、ア
ンカー効果を有効に発現させることができる。
Here, in more detail about the interface between the cemented carbide surface and the coated polycrystalline diamond, "the microscopic protrusions on the cemented carbide surface penetrate into the polycrystalline diamond layer to be coated". Can be expressed. With the base material specification of the present invention, coating having such a cross-sectional structure is possible, and the anchor effect can be effectively exhibited.

【0032】多結晶ダイヤモンドの被覆処理後は、その
被覆表面を鏡面状態としてツール押圧面とする。ここで
鏡面状態とは、表面粗さRmax表示で0.1μm以下の
状態を意味する。この表面の加工方法については、焼結
ダイヤモンドや気相合成法による多結晶ダイヤモンドの
加工方法として一般的に採用されている研削砥石での研
磨加工によって行うことができる。但し、一般的なツー
ル使用条件である押圧面の最高温度が230〜400℃
の条件下において、平担度が5μm以下となるように研
磨する必要がある。その手段としては、例えば押圧面中
央部の温度を200〜400℃の範囲でのツール使用温
度と同一になるように制御しながら、研磨加工を行う等
がある。
After the coating treatment of the polycrystalline diamond, the coated surface is mirror-finished to be the tool pressing surface. Here, the mirror surface state means a state where the surface roughness Rmax is 0.1 μm or less. The surface can be processed by polishing with a grinding wheel that is generally adopted as a method for processing sintered diamond or polycrystalline diamond by vapor phase synthesis. However, the maximum temperature of the pressing surface, which is a general tool usage condition, is 230 to 400 ° C.
Under the above condition, it is necessary to polish so that the flatness is 5 μm or less. As the means, for example, polishing is performed while controlling the temperature of the central portion of the pressing surface to be the same as the tool use temperature in the range of 200 to 400 ° C.

【0033】特にこの工程において、多結晶ダイヤモン
ドが厚さ方向に(100)面および/または(110)
面に配向している場合には、この鏡面加工の加工効率を
高めることができるため好ましい。
Particularly in this step, the polycrystalline diamond is (100) plane and / or (110) plane in the thickness direction.
When the surface is oriented, it is preferable because the processing efficiency of this mirror surface processing can be enhanced.

【0034】このような方法で得られた多結晶ダイヤモ
ンド被覆超硬合金は、このままの状態で、或は超硬合金
部分について必要な形状に加工することでフリップチッ
プ実装用ツールとして使用することができる。
The polycrystalline diamond-coated cemented carbide obtained by such a method can be used as it is or as a tool for flip chip mounting by processing the cemented carbide portion into a required shape. it can.

【0035】さらに、前記したようにより好ましい構造
として、多結晶ダイヤモンド被覆超硬合金を工具素材と
して用い、特定のシャンクに接合したものを製造する場
合は、以下の工程による必要がある。
Further, as a more preferable structure as described above, in the case where a polycrystalline diamond-coated cemented carbide is used as a tool material and bonded to a specific shank, the following steps are required.

【0036】すなわち、シャンク材料としては室温から
400℃までの線膨張率が4.0×10-6〜5.5×1
-6/℃である金属、合金および/または超硬合金の少
なくとも1種以上からなるものを用いることが必要であ
る。これは、工具素材との熱膨張差に基づく熱応力発生
を極力抑制することから規定されるものである。具体的
には、超硬合金、Mo、W、Cu−W合金、Cu−Mo
合金、W−Ni合金、コバール合金、インバー合金の材
料から選択される。
That is, as the shank material, the coefficient of linear expansion from room temperature to 400 ° C. is 4.0 × 10 −6 to 5.5 × 1.
It is necessary to use at least one selected from the group consisting of metals, alloys and / or cemented carbides having a temperature of 0 -6 / ° C. This is specified because the generation of thermal stress due to the difference in thermal expansion from the tool material is suppressed as much as possible. Specifically, cemented carbide, Mo, W, Cu-W alloy, Cu-Mo
Alloy, W-Ni alloy, Kovar alloy, Invar alloy material.

【0037】工具素材とシャンクとの接合は、公知のあ
らゆる方法で行うことができるが、特に650〜1,2
00℃の融点の接合用金属を介して接合する方法は有効
である。具体的には、このような温度範囲の融点を有す
るロウ材にによるロウ付けやAuによる熱圧着等の手段
が利用できる。ここで、ロウ材としてはAu・Ag・C
u・Pt・Pd・Ni等の中から選ばれた一種以上を主
成分とし、これら以外の元素もロウ材の特性を損なわな
い程度に含有しているものを用いる。また、Auによる
熱圧着の場合には、工具素材とシャンクの接合面に予
め、Ti・Pt・Au・Ni・Mo等の金属薄膜を一層
以上被覆しておくことが好ましい。これらの被覆処理は
Auの熱圧着強度を高める効果がある。
The tool material and the shank can be joined by any known method, but in particular, 650 to 1,2.
The method of joining through a joining metal having a melting point of 00 ° C. is effective. Specifically, means such as brazing with a brazing material having a melting point in such a temperature range and thermocompression bonding with Au can be used. Here, the brazing material is Au, Ag, C
A material containing at least one selected from u, Pt, Pd, Ni, etc. as a main component, and elements other than these as long as the characteristics of the brazing material are not impaired is used. Further, in the case of thermocompression bonding with Au, it is preferable to previously coat one or more metal thin films of Ti, Pt, Au, Ni, Mo, etc. on the joint surface between the tool material and the shank. These coating treatments have the effect of increasing the thermocompression bonding strength of Au.

【0038】尚、接合用接合の融点の下限を650℃と
する理由は、ツールの加熱使用時にロウ層のの熱変形や
熱劣化が生じ難いものでなければならないからである。
また上限の1,200℃は、これ以上の温度で接合した
場合には多結晶ダイヤモンドが熱劣化する可能性が高い
ことによっている。
The reason for setting the lower limit of the melting point of the bonding for bonding to 650 ° C. is that the solder layer must be resistant to thermal deformation and thermal deterioration when the tool is used under heating.
The upper limit of 1,200 ° C. is because the polycrystalline diamond is likely to be thermally deteriorated when bonded at a temperature higher than this.

【0039】ツール表面の研磨加工は接合後に行う方
が、精度確保の観点から好ましく、前記した研磨方法が
適用される。
It is preferable that the polishing of the tool surface is performed after joining, from the viewpoint of ensuring accuracy, and the above-described polishing method is applied.

【0040】上記の方法により製造されたツールは、押
圧面が多結晶ダイヤモンドで構成されているため、23
0〜400℃の温度範囲における押圧面内の最大温度差
が30℃以下と良好な特性を発揮することが可能であ
る。特にシャンク設計を図1のようにしたものは温度分
布・平担度の点でより優れたものとなる。
In the tool manufactured by the above method, the pressing surface is composed of polycrystalline diamond.
The maximum temperature difference in the pressing surface in the temperature range of 0 to 400 ° C. is 30 ° C. or less, and good characteristics can be exhibited. In particular, the shank design as shown in Fig. 1 is more excellent in terms of temperature distribution and flatness.

【0041】[0041]

【実施例】以下、この発明を実施例により具体的に説明
する。
EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples.

【0042】[実施例1]WCを87重量%、TiCを
7.2重量%、Coを5.8重量%含有する超硬合金を
20mm×3mm×2mmの形状に研削加工を行った。
次に、放電加工により20mm×3mmの面の中央部に
垂直に直径が1mmの貫通穴をあけた。
Example 1 A cemented carbide containing 87% by weight of WC, 7.2% by weight of TiC and 5.8% by weight of Co was ground into a shape of 20 mm × 3 mm × 2 mm.
Next, a through hole having a diameter of 1 mm was vertically formed in the center of a 20 mm × 3 mm surface by electric discharge machining.

【0043】その後、この超硬合金を160Torrの
CO雰囲気中で1,390℃の温度に1時間保持してか
ら、真空雰囲気で室温まで冷却する加熱処理を行った。
この加熱処理により、表面にはWとTiの固溶体炭化物
からなる微視的な突起が生成し、これらの突起の間隙は
超硬合金の内部から溶出したCoにより埋められた状態
となっていることが明らかとなった。
Thereafter, this cemented carbide was held at a temperature of 1,390 ° C. for 1 hour in a CO atmosphere of 160 Torr, and then heat-treated to cool it to room temperature in a vacuum atmosphere.
By this heat treatment, microscopic protrusions made of a solid solution carbide of W and Ti are generated on the surface, and the gap between these protrusions is filled with Co eluted from the inside of the cemented carbide. Became clear.

【0044】この超硬合金を60℃に保温された硝酸に
浸漬して、溶出したCoのみを溶解除去することによ
り、長さ3μmの(W,Ti)Cからなる微視的な突起
で表面を覆われた超硬合金が作製できた。尚、この表面
改質された超硬合金の線膨張率は、室温から400℃ま
での範囲で4.4×10-6/℃と、加熱処理を行う前の
超硬合金のそれと同様であることが確認できた。
This cemented carbide was dipped in nitric acid kept at 60 ° C. to dissolve and remove only Co that was eluted, so that the surface was formed with microscopic projections of (W, Ti) C having a length of 3 μm. Cemented Carbide covered with was produced. The coefficient of linear expansion of this surface-modified cemented carbide is 4.4 × 10 −6 / ° C. in the range from room temperature to 400 ° C., which is similar to that of the cemented carbide before heat treatment. I was able to confirm that.

【0045】次に、この超硬合金を基材として工具先端
とすべき20mm×3mmの面が被覆面となるように熱
フィラメントCVD装置の内部に配置し、多結晶ダイヤ
モンドの被覆を50時間行った。合成条件を表1に示
す。
Next, using this cemented carbide as a base material, the 20 mm × 3 mm surface to be the tool tip is placed inside the hot filament CVD apparatus, and the polycrystalline diamond is coated for 50 hours. It was Table 1 shows the synthesis conditions.

【0046】[0046]

【表1】 [Table 1]

【0047】回収した超硬合金の表面には厚さが70μ
mの多結晶ダイヤモンドが被覆されていることが明らか
となった。また、この多結晶ダイヤモンドは、ラマン分
光分析でダイヤモンド炭素(X)と非ダイヤモンド炭素
(Y)のピーク比(Y/X)が0.07を示し、極めて
純度が高いものであることが確認できた。さらに、X線
回折によりダイヤモンド結晶の配向性を確認したとこ
ろ、膜厚方向に(100)配向していることが明らかと
なった。
The surface of the recovered cemented carbide has a thickness of 70 μm.
It was revealed that m of polycrystalline diamond was coated. Further, this polycrystalline diamond has a peak ratio (Y / X) of diamond carbon (X) and non-diamond carbon (Y) of 0.07 in Raman spectroscopic analysis, and it can be confirmed that the polycrystalline diamond is extremely high in purity. It was Furthermore, when the orientation of the diamond crystal was confirmed by X-ray diffraction, it was revealed that the diamond crystal had a (100) orientation in the film thickness direction.

【0048】このツール素材と(Fe−29重量%Ni
−17重量%Co)系の合金からなるシャンクとを、融
点が820℃の銀ロウにより接合した後、ツール押圧面
の中央部が250℃の温度になるように加熱しながら、
多結晶ダイヤモンド被覆面をダイヤモンド砥石により研
磨加工した。その結果、表面がRmax表示で0.07μ
mの鏡面状態とすることができ、図1形状のツールが作
製できた。ここで1はシャンク、2は超硬合金基材、3
は多結晶ダイヤモンド、4は真空吸着孔、5はロウ材で
ある。尚、鏡面加工後の多結晶ダイヤモンド3の厚さは
40μmであった。
This tool material and (Fe-29 wt% Ni
-17 wt% Co) -based alloy shank is joined with a silver solder having a melting point of 820 ° C., while heating so that the central portion of the tool pressing surface reaches a temperature of 250 ° C.,
The polycrystalline diamond coated surface was polished with a diamond grindstone. As a result, the surface is 0.07μ in Rmax display.
It was possible to obtain a mirror surface state of m, and a tool having the shape shown in FIG. Where 1 is a shank, 2 is a cemented carbide substrate, 3
Is polycrystalline diamond, 4 is a vacuum suction hole, and 5 is a brazing material. The thickness of the polycrystalline diamond 3 after mirror-finishing was 40 μm.

【0049】上記の方法で作製されたツール(A)の特
性を評価するために、ツール押圧面の中央付近の温度を
250℃とした場合の押圧面長手方向の平担度と押圧面
内の温度分布測定を行った。比較として、同形状のスー
パーインバー単体からなるツール(B)の作製と評価も
行った。
In order to evaluate the characteristics of the tool (A) manufactured by the above method, the flatness in the longitudinal direction of the pressing surface and the inside of the pressing surface when the temperature near the center of the tool pressing surface is 250 ° C. The temperature distribution was measured. For comparison, a tool (B) made of a single Super Invar of the same shape was also manufactured and evaluated.

【0050】ここで、平担度の測定については、特開平
5−326642号公報に記載の方法を適用した。すな
わち、先ず表面が平担な超硬合金製の基体上にφ0.1
のAu線を20本平行に並べた測定用治具を準備した。
次に、押圧面の中央温度を250℃とした各ツールを、
この20本のAu線の長さ方向とツール長手方向が直交
するように配置した後、ツールをAu線に押しつけてA
u線を変形させ、その変形量を測定した。また、押圧面
内の温度分布は、赤外線放射温度計により測定した。
Here, for the measurement of the flatness, the method described in JP-A-5-326642 was applied. That is, first, φ0.1 is placed on a cemented carbide substrate whose surface is flat.
A measurement jig in which 20 Au wires of No. 1 were arranged in parallel was prepared.
Next, each tool whose center temperature of the pressing surface was 250 ° C
After arranging so that the length direction of these 20 Au lines and the tool longitudinal direction are orthogonal to each other, press the tool against the Au lines to
The u-line was deformed and the amount of deformation was measured. The temperature distribution in the pressing surface was measured with an infrared radiation thermometer.

【0051】結果を表2に示す。この表から明らかなよ
うに、従来のスーパーインバー製ツールではいずれの特
性も不充分であるとの結果が得られた。これに対して、
本発明によるものを工具素材とすれば、このような高精
度の要求を十分満足するものであることが確認できた。
The results are shown in Table 2. As is clear from this table, it was found that the conventional Super Invar tools had insufficient properties in all of them. On the contrary,
It was confirmed that if the tool material according to the present invention is used as the tool material, such a requirement for high accuracy is sufficiently satisfied.

【0052】[0052]

【表2】 [Table 2]

【0053】さらに、これらのツールを用いて液晶パネ
ル駆動ドライバLSIをガラス基板に実装した。尚、実
装は熱硬化性樹脂からなるACFを介して、定常加熱方
式で行った。また、ツールのクリーニングは、1千回の
実装毎に#400のサンドペーパーにツール表面をこす
りつける方法で、付着物を除去して行った。
Further, a liquid crystal panel drive driver LSI was mounted on a glass substrate using these tools. Note that mounting was performed by a steady heating method via an ACF made of a thermosetting resin. Further, the tool was cleaned by rubbing the surface of the tool with sandpaper of # 400 every 1,000 times of mounting to remove the attached matter.

【0054】その結果、本発明によるツールAでは均一
で良好な接合が5万回可能であり、さらに継続して実装
することができたが、比較のツールBでは、1万回の実
装後からツール押圧面の両端近傍に位置する接合が不十
分となり、接合不良が生じるようになった。
As a result, with the tool A according to the present invention, uniform and good joining was possible 50,000 times, and it was possible to continue mounting, but with the comparative tool B, after 10,000 times mounting. Joining located near both ends of the tool pressing surface became insufficient, resulting in poor joining.

【0055】[実施例2]WCを90重量%、TaCを
5重量%、Coを5重量%含有する超硬合金を研削加工
と放電加工により図2に示す形状の超硬合金シャンク6
とした。尚、ここで多結晶ダイヤモンドを被覆してツー
ル先端面とする面7の大きさは、25mm×15mmで
ある。
Example 2 A cemented carbide shank 6 having a shape shown in FIG. 2 was prepared by grinding and electric discharge machining a cemented carbide containing 90% by weight of WC, 5% by weight of TaC and 5% by weight of Co.
And Here, the size of the surface 7 which is a tool tip surface by being coated with polycrystalline diamond is 25 mm × 15 mm.

【0056】その後、この超硬合金を110Torrの
2雰囲気中で1,390℃の温度に2時間保持してか
ら、真空雰囲気で室温まで冷却する加熱処理を行った。
この加熱処理により、表面にはWとTaの固溶体炭化物
からなる微視的な突起が生成し、これらの突起の間隙は
超硬合金の内部から溶出したCoにより埋められた状態
となっていることが明らかとなった。
Thereafter, this cemented carbide was held at a temperature of 1,390 ° C. for 2 hours in an N 2 atmosphere of 110 Torr and then heat-treated to cool it to room temperature in a vacuum atmosphere.
By this heat treatment, microscopic projections made of solid solution carbides of W and Ta are generated on the surface, and the gaps between these projections are filled with Co eluted from the inside of the cemented carbide. Became clear.

【0057】この超硬合金を50℃の塩酸に浸漬して、
溶出したCoのみを溶解除去することにより、長さ4μ
mの(W,Ta)Cからなる微視的な突起で表面を覆わ
れた超硬合金が作製できた。尚、この表面改質された超
硬合金の線膨張率は、室温から400℃までの範囲で
4.5×10-6/℃と、加熱処理を行う前の超硬合金の
それと同様であることが確認できた。
This cemented carbide was immersed in hydrochloric acid at 50 ° C.,
By dissolving and removing only the eluted Co, the length is 4μ
A cemented carbide having a surface covered with microscopic projections of (W, Ta) C of m could be produced. The surface-modified cemented carbide has a coefficient of linear expansion of 4.5 × 10 −6 / ° C. in the range from room temperature to 400 ° C., which is similar to that of the cemented carbide before heat treatment. I was able to confirm that.

【0058】次に、この超硬合金を基材として工具先端
とすべき25mm×15mmの面7が被覆面となるよう
にマイクロ波プラズマCVD装置の内部に配置し、多結
晶ダイヤモンドの被覆を32時間行った。合成条件を表
3に示す。
Next, using this cemented carbide as a base material, the 25 mm × 15 mm surface 7 to be the tool tip is placed inside the microwave plasma CVD apparatus so that the polycrystalline diamond coating is coated with 32. I went on time. Table 3 shows the synthesis conditions.

【0059】[0059]

【表3】 [Table 3]

【0060】回収した超硬合金の表面には厚さ60μm
の多結晶ダイヤモンドが被覆されていることが明らかと
なった。また、この多結晶ダイヤモンドは、ラマン分光
分析でダイヤモンド炭素(X)と非ダイヤモンド(Y)
のピーク比(Y/X)が0.06を示し、極めて純度が
高いものであることが確認できた。さらに、X線回折に
よりダイヤモンド結晶の配向性を確認したところ、膜厚
方向に(110)配向していることが明らかとなった。
The surface of the recovered cemented carbide has a thickness of 60 μm.
It was revealed that the above-mentioned polycrystalline diamond was coated. In addition, this polycrystalline diamond has diamond carbon (X) and non-diamond (Y) by Raman spectroscopic analysis.
The peak ratio (Y / X) was 0.06, and it was confirmed that the purity was extremely high. Furthermore, when the orientation of the diamond crystal was confirmed by X-ray diffraction, it was revealed that the diamond crystal had a (110) orientation in the film thickness direction.

【0061】次に、この多結晶ダイヤモンド被覆超硬合
金を、ツール押圧面とする多結晶ダイヤモンド被覆面の
中央付近が380℃の温度になるように加熱しながら、
ダイヤモンド砥石により研磨加工した。その結果、表面
がRmax表示で0.07μmの鏡面状態とすることがで
き、鏡面加工後の多結晶ダイヤモンドの厚さは20μm
となった。
Next, while heating the polycrystalline diamond-coated cemented carbide so that the temperature near the center of the polycrystalline diamond-coated surface serving as the tool pressing surface is 380 ° C.,
Polished with a diamond grindstone. As a result, the surface can be made into a mirror surface state of 0.07 μm in Rmax display, and the thickness of the polycrystalline diamond after mirror surface processing is 20 μm.
Became.

【0062】このツールについて、熱応答性、ツー
ル押圧面の温度分布、ならびにツール押圧面の平担度
に関する評価を行った。
With respect to this tool, the thermal response, the temperature distribution on the tool pressing surface, and the flatness of the tool pressing surface were evaluated.

【0063】については、室温のツールに通電してか
ら380℃に至るまでの昇温時間とその後通電と停止し
て380℃から200℃に至るまでの冷却時間を計測し
て評価した。また、については、ツール先端表面の中
央部を380℃としたときのツール押圧面各部の温度を
実施例1と同様の方法で測定し、最大の温度差を評価し
た。については、室温及びツール先端表面の中央部を
380℃としたときのツール表面の最大のそりの大きさ
を実施例1と同様の方法で計測して評価した。比較とし
てMoツール(D)及びスーパーインバーツール(E)
の評価も行った。
As for the above, the temperature rising time from the energization of the tool at room temperature to 380 ° C. and the cooling time from the energization stop to 380 ° C. to 200 ° C. were measured and evaluated. In addition, with respect to, the temperature of each part of the tool pressing surface when the central part of the tool tip surface was set to 380 ° C. was measured by the same method as in Example 1, and the maximum temperature difference was evaluated. For, the maximum warpage size of the tool surface was measured and evaluated in the same manner as in Example 1 at room temperature and at the center of the tool tip surface of 380 ° C. For comparison, Mo Tool (D) and Super Inver Tool (E)
Was also evaluated.

【0064】結果を表4に示す。これにより、本発明に
よるツールは、熱応答性・温度分布の均一性・平担度の
いずれの点においても、従来のツールの性能を上回るも
のであることが明らかとなった。
The results are shown in Table 4. From this, it has been clarified that the tool according to the present invention exceeds the performance of the conventional tool in terms of thermal response, uniformity of temperature distribution, and flatness.

【0065】[0065]

【表4】 [Table 4]

【0066】さらに、これらのツールを用いてパソコン
用のMPUをプリント配線基板に実装することを試み
た。尚、実装はMPU表面に形成されたPb−Snハン
ダのバンプを溶融・凝固させて行うため、ツール最高温
度を380℃にするパルス加熱方式で行った。また、ツ
ールのクリーニングについては、実施例1と同様に行っ
た。
Further, an attempt was made to mount an MPU for a personal computer on a printed wiring board using these tools. Since the mounting is performed by melting and solidifying the Pb-Sn solder bumps formed on the surface of the MPU, the pulse heating method was used in which the maximum tool temperature was 380 ° C. The tool cleaning was performed in the same manner as in Example 1.

【0067】その結果、本発明によるツールCでは均一
で良好な接合が10万回可能であり、さらに継続して実
装することができたが、比較のツールD・Eでは、1万
回の実装後からツール押圧面の両端近傍に位置する接合
が不十分となり、接合不良が生じるようになった。
As a result, with the tool C according to the present invention, uniform and good joining was possible 100,000 times, and it was possible to continue mounting, but with the comparative tools D and E, 10,000 times mounting was possible. After that, the joints located near both ends of the tool pressing surface became insufficient, resulting in defective joints.

【0068】[0068]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の構成を採
用したフリップチップ実装ツールは、ツール先端面の面
粗度や平担度が熱損傷を受けずに良好な状態を長期にわ
たって維持できるので、従来のツールを用いた場合に比
較して良好なフリップチップ実装が実現できる。
As described above, the flip-chip mounting tool adopting the constitution of the present invention can maintain the surface roughness and flatness of the tool tip end surface in a good condition for a long time without being damaged by heat. Therefore, better flip chip mounting can be realized as compared with the case of using the conventional tool.

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

【図1】実施例1における本発明のツールの斜視図であ
る。
1 is a perspective view of a tool of the present invention in Embodiment 1. FIG.

【図2】実施例2で作製した多結晶ダイヤモンド被覆基
材の斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view of a polycrystalline diamond-coated substrate produced in Example 2.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シャンク 2 超硬合金基材 3 多結晶ダイヤモンド 4 真空吸着孔 5 ロウ材 6 超硬合金シャンク 7 多結晶ダイヤモンドを被覆すべき面 1 Shank 2 Cemented Carbide Base Material 3 Polycrystalline Diamond 4 Vacuum Adsorption Hole 5 Brazing Material 6 Cemented Carbide Shank 7 Surface to be coated with polycrystalline diamond

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上にLSIを直接実装するフリップ
チップ実装方式の実装で用いられるツールであって、ツ
ール先端の押圧面がRmax表示で0.1μm以下の表面
粗さである気相合成法による多結晶ダイヤモンドで構成
され、かつ当該面内に開孔した少なくとも1つの真空吸
着孔を有するものであり、当該押圧面の最高温度が23
0〜400℃の範囲における押圧面の平担度が5μm以
下、押圧面内の最大温度差が30℃以下という特性を有
することを特徴とするフリップチップ実装ツール。
1. A tool used in flip-chip mounting method for directly mounting an LSI on a substrate, wherein a pressing surface at the tip of the tool has a surface roughness of 0.1 μm or less in Rmax display. According to the present invention, and has at least one vacuum suction hole opened in the surface, and the maximum temperature of the pressing surface is 23
A flip-chip mounting tool characterized in that the flatness of the pressing surface in the range of 0 to 400 ° C. is 5 μm or less, and the maximum temperature difference in the pressing surface is 30 ° C. or less.
【請求項2】 ツールが多結晶ダイヤモンド被覆超硬合
金からなる先端部と金属または合金からなるシャンクで
構成され、これらの構成部材が650〜1,200℃の
融点の接合用金属を介して接合していることを特徴とす
る請求項1に記載のフリップチップ実装ツール。
2. A tool comprises a polycrystalline diamond-coated cemented carbide tip and a metal or alloy shank, and these components are joined through a joining metal having a melting point of 650 to 1,200 ° C. The flip-chip mounting tool according to claim 1, wherein:
【請求項3】 多結晶ダイヤモンドが超硬合金からなる
シャンクの先端押圧面に直接被覆されていることを特徴
とする請求項1に記載のフリップチップ実装ツール。
3. The flip chip mounting tool according to claim 1, wherein the polycrystalline diamond is directly coated on the tip pressing surface of the shank made of cemented carbide.
【請求項4】 多結晶ダイヤモンドの厚さが、15〜1
00μmであることを特徴とする請求項1〜3の何れか
に記載のフリップチップ実装ツール。
4. The thickness of polycrystalline diamond is 15 to 1
The flip chip mounting tool according to any one of claims 1 to 3, wherein the flip chip mounting tool has a thickness of 00 m.
【請求項5】 シャンクの一部または全部が、超硬合
金、Mo、W、Cu−W合金、Cu−Mo合金、W−N
i合金、コバール合金又はインバー合金からなることを
特徴とする請求項1〜4の何れかに記載のフリップチッ
プ実装ツール。
5. A part or all of the shank is cemented carbide, Mo, W, Cu-W alloy, Cu-Mo alloy, W-N.
The flip chip mounting tool according to any one of claims 1 to 4, which is made of an i alloy, a Kovar alloy, or an Invar alloy.
【請求項6】 実装時の押圧面となるツール先端面に多
結晶ダイヤモンドを被覆する工程と、押圧面の温度を2
00〜400℃の範囲でのツール使用温度と同一となる
ように制御しながら、押圧面の最高温度が230〜40
0℃の範囲における押圧面の平担度が5μm以下で、か
つその表面がRmax表示で0.1μm以下の鏡面状態と
する研磨工程とを少なくとも含むことを特徴とするフリ
ップチップ実装ツールの製造方法。
6. A step of coating polycrystalline diamond on a tool tip surface which is a pressing surface at the time of mounting, and a temperature of the pressing surface is set to 2
The maximum temperature of the pressing surface is 230-40 while controlling it so that it is the same as the tool operating temperature in the range of 00-400 ° C.
A method of manufacturing a flip-chip mounting tool, which comprises at least a flatness of a pressing surface in a range of 0 ° C. of 5 μm or less, and a polishing step of making the surface into a mirror surface state of 0.1 μm or less in Rmax display. .
【請求項7】 多結晶ダイヤモンド被覆超硬合金からな
る先端部と金属または合金からなるシャンクを、650
〜1,200℃の融点の接合用金属を介して接合する工
程を含むことを特徴とする請求項6に記載のフリップチ
ップ実装ツールの製造方法。
7. A tip portion made of a polycrystalline diamond-coated cemented carbide and a shank made of a metal or an alloy are made of 650.
7. The method of manufacturing a flip chip mounting tool according to claim 6, further comprising a step of joining through a joining metal having a melting point of ˜1,200 ° C.
【請求項8】 多結晶ダイヤモンドを超硬合金からなる
シャンクに直接被覆することを特徴とする請求項6に記
載のフリップチップ実装ツールの製造方法。
8. The method for manufacturing a flip chip mounting tool according to claim 6, wherein the polycrystalline diamond is directly coated on the shank made of cemented carbide.
【請求項9】 多結晶ダイヤモンドの厚さが、15〜1
00μmであることを特徴とする請求項6〜8の何れか
に記載のフリップチップ実装ツールの製造方法。
9. The thickness of polycrystalline diamond is 15 to 1
It is 00 micrometers, The manufacturing method of the flip-chip mounting tool in any one of Claims 6-8.
【請求項10】 シャンクの一部または全部が、超硬合
金、Mo、W、Cu−W合金、Cu−Mo合金、W−N
i合金、コバール合金、インバー合金からなることを特
徴とする請求項6〜9の何れかに記載のフリップチップ
実装ツールの製造方法。
10. A part or all of the shank is cemented carbide, Mo, W, Cu-W alloy, Cu-Mo alloy, W-N.
10. The method for manufacturing a flip chip mounting tool according to claim 6, wherein the flip chip mounting tool is made of an i alloy, a Kovar alloy, or an Invar alloy.
【請求項11】 押圧面が気相合成法による多結晶ダイ
ヤモンドからなり、該表面がRmax表示で0.1μm以
下の鏡面状態で、かつ押圧面の最高温度が230〜40
0℃の条件下における押圧面の平担度が5μm以下、押
圧面内の最大温度差が30℃以下という特性を有するツ
ールを、200〜400℃の温度範囲に直接或は間接的
に常時加熱した状態で、LSIを真空吸着して搬送した
後に一定時間押圧することにより、基板上の接合部材を
介して実装することを特徴とするフリップチップ実装方
法。
11. The pressing surface is made of polycrystalline diamond by a vapor phase synthesis method, the surface is a mirror surface state of 0.1 μm or less in terms of Rmax, and the maximum temperature of the pressing surface is 230 to 40.
A tool having the characteristics that the flatness of the pressing surface is 5 μm or less and the maximum temperature difference within the pressing surface is 30 ° C. or less under the condition of 0 ° C. is always directly or indirectly heated to a temperature range of 200 to 400 ° C. In this state, the LSI is vacuum-sucked, conveyed, and then pressed for a certain period of time to mount the LSI via a bonding member on the substrate.
【請求項12】 押圧面が気相合成法による多結晶ダイ
ヤモンドからなり、該表面がRmax表示で0.1μm以
下の鏡面状態で、かつ押圧面の最高温度が230〜40
0℃の条件下における押圧面の平担度が5μm以下、押
圧面内の最大温度差が30℃以下という特性を有するツ
ールを、200〜400℃の温度範囲に直接或は間接的
に加熱した状態で、LSIを真空吸着して搬送した後に
一定時間押圧し、その後200℃以下に冷却してから押
圧を解除することにより、基板上の接合部材を介して実
装することを特徴とするフリップチップ実装方法。
12. The pressing surface is made of polycrystalline diamond by a vapor phase synthesis method, the surface is a mirror surface state of 0.1 μm or less in terms of Rmax, and the maximum temperature of the pressing surface is 230 to 40.
A tool having characteristics that the flatness of the pressing surface under the condition of 0 ° C. is 5 μm or less and the maximum temperature difference within the pressing surface is 30 ° C. or less is directly or indirectly heated to a temperature range of 200 to 400 ° C. In this state, the LSI is vacuum-sucked, conveyed, and then pressed for a certain period of time, then cooled to 200 ° C. or lower and then released from the pressing, whereby the flip-chip is mounted through a bonding member on the substrate. How to implement.
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GB9506351A GB2287897B (en) 1994-03-31 1995-03-28 A high strength bonding tool and a process for the production of the same
KR1019950007173A KR950035567A (en) 1994-03-31 1995-03-31 High strength joining tool and its manufacturing method
US08/414,787 US5653376A (en) 1994-03-31 1995-03-31 High strength bonding tool and a process for the production of the same
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006210534A (en) * 2005-01-26 2006-08-10 Sumitomo Electric Hardmetal Corp Mounting tool

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