JPH10275831A - Ｉｃチップのリード材ボンディング用圧接工具 - Google Patents
Ｉｃチップのリード材ボンディング用圧接工具Info
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- JPH10275831A JPH10275831A JP9080041A JP8004197A JPH10275831A JP H10275831 A JPH10275831 A JP H10275831A JP 9080041 A JP9080041 A JP 9080041A JP 8004197 A JP8004197 A JP 8004197A JP H10275831 A JPH10275831 A JP H10275831A
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- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/50—Tape automated bonding [TAB] connectors, i.e. film carriers; Manufacturing methods related thereto
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 基体割れやろう付け剥離の発生のないＩＣチ
ップのリード材ボンディング用圧接工具を提供する。 【解決手段】 基体の表面に多結晶ダイヤモンド膜を気
相合成析出してなる工具本体を、ろう材を用いてヒータ
ー内蔵のシャンク部に接合した構造の圧接工具におい
て、上記工具本体の基体を、分散相形成成分として、Ｔ
ｉの炭窒化物を主体とし、これにＷ、Ｔａ、Ｎｂ、およ
びＭｏの炭化物、並びにＴａおよびＮｂの窒化物のうち
の１種または２種以上が固溶してなるＴｉ系炭窒化物を
８５〜９７％含有し、残りが結合相形成成分としてのＣ
ｏまたはＣｏとＮｉ、および不可避不純物からなる組成
を有するサーメットで構成し、また、上記ろう材を、Ａ
ｇ：５〜１５％、Ｐ：１〜１０％を含有し、さらに必要
に応じてＴｉおよび／またはＺｒ：０．５〜１０％を含
有し、残りがＣｕと不可避不純物からなる組成を有する
Ｃｕ合金で構成し、さらに、上記シャンク部を、Ｃｒ：
１０〜２５％、Ｆｅ：５〜１５％を含有し、残りがＮｉ
と不可避不純物からなる組成を有するＮｉ合金（以上、
％はいずれも重量％を示す）で構成してなる。
ップのリード材ボンディング用圧接工具を提供する。 【解決手段】 基体の表面に多結晶ダイヤモンド膜を気
相合成析出してなる工具本体を、ろう材を用いてヒータ
ー内蔵のシャンク部に接合した構造の圧接工具におい
て、上記工具本体の基体を、分散相形成成分として、Ｔ
ｉの炭窒化物を主体とし、これにＷ、Ｔａ、Ｎｂ、およ
びＭｏの炭化物、並びにＴａおよびＮｂの窒化物のうち
の１種または２種以上が固溶してなるＴｉ系炭窒化物を
８５〜９７％含有し、残りが結合相形成成分としてのＣ
ｏまたはＣｏとＮｉ、および不可避不純物からなる組成
を有するサーメットで構成し、また、上記ろう材を、Ａ
ｇ：５〜１５％、Ｐ：１〜１０％を含有し、さらに必要
に応じてＴｉおよび／またはＺｒ：０．５〜１０％を含
有し、残りがＣｕと不可避不純物からなる組成を有する
Ｃｕ合金で構成し、さらに、上記シャンク部を、Ｃｒ：
１０〜２５％、Ｆｅ：５〜１５％を含有し、残りがＮｉ
と不可避不純物からなる組成を有するＮｉ合金（以上、
％はいずれも重量％を示す）で構成してなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、実用に際して、
残留応力の経時的蓄積がきわめて少なく、したがって大
型化しても基体割れやろう付け剥離の発生のないＩＣチ
ップのリード材ボンディング用圧接工具に関するもので
ある。
残留応力の経時的蓄積がきわめて少なく、したがって大
型化しても基体割れやろう付け剥離の発生のないＩＣチ
ップのリード材ボンディング用圧接工具に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来、一般に、ＩＣチップの製造に際し
て、例えば図１の概略説明図で示されるように、ＩＣチ
ップの表面に、前記ＩＣチップ表面の上方位置に横方向
所定間隔配置された多数のＣｕ合金などのリード材の先
端部を、前記リード材と同じ配置でＩＣチップ表面に形
成されたＡｕ−Ｉｎ合金（はんだ材）などのバンプを介
して、内蔵したヒーターで５００〜１０００℃に加熱さ
れた圧接工具で圧下するすることにより接合（ボンディ
ング）することが行われている。また、ＩＣチップのリ
ード材のボンディングに用いられる圧接工具としては、
例えば特許第２５２０９７１号明細書に記載されるよう
に、工具本体を、０．５〜５ｍｍの厚さを有し、かつＳ
ｉＣ基焼結体やＳｉ3 Ｎ4 基焼結体、さらにＡｌＮ基焼
結体などからなる基体の表面に、熱フィラメント法やマ
イクロ波プラズマＣＶＤ法、さらに高周波プラズマＣＶ
Ｄ法などの気相合成法を用いて５〜３００μｍの平均層
厚の多結晶ダイヤモンド膜を形成したもので構成し、こ
の工具本体を、コバール合金やインバー合金、さらにＷ
Ｃ基超硬合金などからなるヒーター内蔵のシャンク部
に、各種のＣｕ合金やＡｇ合金などからなるろう材を用
いて接合した構造のものが知られている。
て、例えば図１の概略説明図で示されるように、ＩＣチ
ップの表面に、前記ＩＣチップ表面の上方位置に横方向
所定間隔配置された多数のＣｕ合金などのリード材の先
端部を、前記リード材と同じ配置でＩＣチップ表面に形
成されたＡｕ−Ｉｎ合金（はんだ材）などのバンプを介
して、内蔵したヒーターで５００〜１０００℃に加熱さ
れた圧接工具で圧下するすることにより接合（ボンディ
ング）することが行われている。また、ＩＣチップのリ
ード材のボンディングに用いられる圧接工具としては、
例えば特許第２５２０９７１号明細書に記載されるよう
に、工具本体を、０．５〜５ｍｍの厚さを有し、かつＳ
ｉＣ基焼結体やＳｉ3 Ｎ4 基焼結体、さらにＡｌＮ基焼
結体などからなる基体の表面に、熱フィラメント法やマ
イクロ波プラズマＣＶＤ法、さらに高周波プラズマＣＶ
Ｄ法などの気相合成法を用いて５〜３００μｍの平均層
厚の多結晶ダイヤモンド膜を形成したもので構成し、こ
の工具本体を、コバール合金やインバー合金、さらにＷ
Ｃ基超硬合金などからなるヒーター内蔵のシャンク部
に、各種のＣｕ合金やＡｇ合金などからなるろう材を用
いて接合した構造のものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の半導体装
置の高集積化はめざましく、これに伴い、ＩＣチップは
大面積化し、したがってこれの製造に用いられる圧接工
具は大型化する傾向にあるが、上記の従来圧接工具はじ
め、その他多くの圧接工具においては、これを大型化す
ればするほど、その実用に際して、圧接工具を構成する
工具本体の基体に割れが発生し易くなるばかりでなく、
基体とシャンク部のろう付け部に剥離が発生し易くな
り、使用寿命の短命化が避けられないのが現状である。
これは作業態様、すなわち５００〜１０００℃に加熱し
た圧接工具を常温のリード材に圧接し、このリード材を
介してバンプを溶融温度に加熱してボンディングを行な
う工程の繰り返しに原因するものと考えられ、この場
合、圧接工具、特にこれを構成する基体は急激な加熱冷
却の繰り返しを受けることになるが、同時に発生した残
留応力が経時的に蓄積し、かつこの基体中の残留応力は
圧接工具が大型化するほど大きく、ついにはこの蓄積し
て大きくなった残留応力が基体割れやろう付け剥離を引
き起こすものと解される。
置の高集積化はめざましく、これに伴い、ＩＣチップは
大面積化し、したがってこれの製造に用いられる圧接工
具は大型化する傾向にあるが、上記の従来圧接工具はじ
め、その他多くの圧接工具においては、これを大型化す
ればするほど、その実用に際して、圧接工具を構成する
工具本体の基体に割れが発生し易くなるばかりでなく、
基体とシャンク部のろう付け部に剥離が発生し易くな
り、使用寿命の短命化が避けられないのが現状である。
これは作業態様、すなわち５００〜１０００℃に加熱し
た圧接工具を常温のリード材に圧接し、このリード材を
介してバンプを溶融温度に加熱してボンディングを行な
う工程の繰り返しに原因するものと考えられ、この場
合、圧接工具、特にこれを構成する基体は急激な加熱冷
却の繰り返しを受けることになるが、同時に発生した残
留応力が経時的に蓄積し、かつこの基体中の残留応力は
圧接工具が大型化するほど大きく、ついにはこの蓄積し
て大きくなった残留応力が基体割れやろう付け剥離を引
き起こすものと解される。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
上述のような観点から、残留応力の発生が少なく、かつ
残留応力の経時的蓄積のない圧接工具を開発すべく研究
を行なった結果、圧接工具の基体を、分散相形成成分と
して、Ｔｉの炭窒化物を主体とし、これにＷ、Ｔａ、Ｎ
ｂ、およびＭｏの炭化物、並びにＴａおよびＮｂの窒化
物のうちの１種または２種以上が固溶してなるＴｉ系炭
窒化物を８５〜９７％含有し、残りが結合相形成成分と
してのＣｏまたはＣｏとＮｉ、および不可避不純物から
なる組成を有するサーメットで構成し、また、同ろう材
を、Ａｇ：５〜１５％、Ｐ：１〜１０％を含有し、さら
に必要に応じてＴｉおよび／またはＺｒ：０．５〜１０
％を含有し、残りがＣｕと不可避不純物からなる組成を
有するＣｕ合金で構成し、さらに、同シャンク部を、Ｃ
ｒ：１０〜２５％、Ｆｅ：５〜１５％を含有し、残りが
Ｎｉと不可避不純物からなる組成を有するＮｉ合金（以
上、％はいずれも重量％を示す。以下も同じ）で構成す
ると、この結果の圧接工具は、上記基体が残留応力の発
生を抑制し、かつ上記ろう材が残留応力の蓄積を抑制す
るように作用するので、これを大型化しても、基体割れ
やろう付け剥離の発生なく、上記シャンク部によって確
保されたすぐれた耐熱性と相まって、著しく長期に亘っ
ての使用が可能となるという研究結果が得られたのであ
る。
上述のような観点から、残留応力の発生が少なく、かつ
残留応力の経時的蓄積のない圧接工具を開発すべく研究
を行なった結果、圧接工具の基体を、分散相形成成分と
して、Ｔｉの炭窒化物を主体とし、これにＷ、Ｔａ、Ｎ
ｂ、およびＭｏの炭化物、並びにＴａおよびＮｂの窒化
物のうちの１種または２種以上が固溶してなるＴｉ系炭
窒化物を８５〜９７％含有し、残りが結合相形成成分と
してのＣｏまたはＣｏとＮｉ、および不可避不純物から
なる組成を有するサーメットで構成し、また、同ろう材
を、Ａｇ：５〜１５％、Ｐ：１〜１０％を含有し、さら
に必要に応じてＴｉおよび／またはＺｒ：０．５〜１０
％を含有し、残りがＣｕと不可避不純物からなる組成を
有するＣｕ合金で構成し、さらに、同シャンク部を、Ｃ
ｒ：１０〜２５％、Ｆｅ：５〜１５％を含有し、残りが
Ｎｉと不可避不純物からなる組成を有するＮｉ合金（以
上、％はいずれも重量％を示す。以下も同じ）で構成す
ると、この結果の圧接工具は、上記基体が残留応力の発
生を抑制し、かつ上記ろう材が残留応力の蓄積を抑制す
るように作用するので、これを大型化しても、基体割れ
やろう付け剥離の発生なく、上記シャンク部によって確
保されたすぐれた耐熱性と相まって、著しく長期に亘っ
ての使用が可能となるという研究結果が得られたのであ
る。
【０００５】この発明は、上記の研究結果に基づいてな
されたものであって、基体の表面に多結晶ダイヤモンド
膜を気相合成析出してなる工具本体を、ろう材を用いて
ヒーター内蔵のシャンク部に接合した構造の圧接工具に
おいて、上記工具本体の基体を、分散相形成成分とし
て、Ｔｉの炭窒化物を主体とし、これにＷ、Ｔａ、Ｎ
ｂ、およびＭｏの炭化物、並びにＴａおよびＮｂの窒化
物のうちの１種または２種以上が固溶してなるＴｉ系炭
窒化物を８５〜９７％含有し、残りが結合相形成成分と
してのＣｏまたはＣｏとＮｉ、および不可避不純物から
なる組成を有するサーメットで構成し、また、上記ろう
材を、Ａｇ：５〜１５％、Ｐ：１〜１０％、を含有し、
さらに必要に応じて、Ｔｉおよび／またはＺｒ：０．５
〜１０％、を含有し、残りがＣｕと不可避不純物からな
る組成を有するＣｕ合金で構成し、さらに、上記シャン
ク部を、Ｃｒ：１０〜２５％、Ｆｅ：５〜１５％、を含
有し、残りがＮｉと不可避不純物からなる組成を有する
Ｎｉ合金で構成してなる、基体割れやろう付け剥離の発
生のないＩＣチップのリード材ボンディング用圧接工具
に特徴を有するものである。
されたものであって、基体の表面に多結晶ダイヤモンド
膜を気相合成析出してなる工具本体を、ろう材を用いて
ヒーター内蔵のシャンク部に接合した構造の圧接工具に
おいて、上記工具本体の基体を、分散相形成成分とし
て、Ｔｉの炭窒化物を主体とし、これにＷ、Ｔａ、Ｎ
ｂ、およびＭｏの炭化物、並びにＴａおよびＮｂの窒化
物のうちの１種または２種以上が固溶してなるＴｉ系炭
窒化物を８５〜９７％含有し、残りが結合相形成成分と
してのＣｏまたはＣｏとＮｉ、および不可避不純物から
なる組成を有するサーメットで構成し、また、上記ろう
材を、Ａｇ：５〜１５％、Ｐ：１〜１０％、を含有し、
さらに必要に応じて、Ｔｉおよび／またはＺｒ：０．５
〜１０％、を含有し、残りがＣｕと不可避不純物からな
る組成を有するＣｕ合金で構成し、さらに、上記シャン
ク部を、Ｃｒ：１０〜２５％、Ｆｅ：５〜１５％、を含
有し、残りがＮｉと不可避不純物からなる組成を有する
Ｎｉ合金で構成してなる、基体割れやろう付け剥離の発
生のないＩＣチップのリード材ボンディング用圧接工具
に特徴を有するものである。
【０００６】なお、この発明の圧接工具において、通常
の気相合成法によって基体表面に形成される多結晶ダイ
ヤモンド膜の厚さは、前記基体の厚さを２〜５ｍｍとし
た状態で、平均層厚で３０〜１００μｍとするのが望ま
しく、また前記多結晶ダイヤモンド膜の形成に際して
は、その前処理として、前記基体を、圧力：１０〜７６
０ｔｏｒｒの窒素又はＡｒ雰囲気中、温度：１３５０〜
１５５０℃に所定時間保持の条件で加熱処理を施して、
前記基体の表面部にＴｉ系炭窒化物の富化層を５〜１０
０μｍの平均層厚で形成すると共に、基体表面粗さを
Ｓ：５〜２０μｍとすることにより多結晶ダイヤモンド
膜の密着性向上を図るのがよい。
の気相合成法によって基体表面に形成される多結晶ダイ
ヤモンド膜の厚さは、前記基体の厚さを２〜５ｍｍとし
た状態で、平均層厚で３０〜１００μｍとするのが望ま
しく、また前記多結晶ダイヤモンド膜の形成に際して
は、その前処理として、前記基体を、圧力：１０〜７６
０ｔｏｒｒの窒素又はＡｒ雰囲気中、温度：１３５０〜
１５５０℃に所定時間保持の条件で加熱処理を施して、
前記基体の表面部にＴｉ系炭窒化物の富化層を５〜１０
０μｍの平均層厚で形成すると共に、基体表面粗さを
Ｓ：５〜２０μｍとすることにより多結晶ダイヤモンド
膜の密着性向上を図るのがよい。
【０００７】つぎに、この発明の圧接工具を構成する基
体、ろう材、およびシャンク部の組成を上記の通りに定
めた理由を説明する。 （１）基体 基体を構成するサーメットのＴｉ系炭窒化物には残留応
力の発生を抑制し、かつ硬さを高める作用があるが、そ
の割合が８５％未満では、前記作用に所望の効果が得ら
れず、さらに結合相形成成分の割合が相対的に多くなり
過ぎて変形し易くなり、一方その割合が９７％を越える
と結合相形成成分の割合が相対的に少なくなり過ぎて焼
結性が低下し、所望の強度を確保することができなくな
ることから、その割合を８５〜９７％と定めた。
体、ろう材、およびシャンク部の組成を上記の通りに定
めた理由を説明する。 （１）基体 基体を構成するサーメットのＴｉ系炭窒化物には残留応
力の発生を抑制し、かつ硬さを高める作用があるが、そ
の割合が８５％未満では、前記作用に所望の効果が得ら
れず、さらに結合相形成成分の割合が相対的に多くなり
過ぎて変形し易くなり、一方その割合が９７％を越える
と結合相形成成分の割合が相対的に少なくなり過ぎて焼
結性が低下し、所望の強度を確保することができなくな
ることから、その割合を８５〜９７％と定めた。
【０００８】（２）ろう材 （ａ） Ａｇ Ａｇ成分には、ろう材の融点を下げ、もって流動性を増
して少量のろう材で満足なろう付けを可能ならしめる作
用があるほか、ろう材の主成分であるＣｕ成分との共存
において、残留応力を吸収し、もって残留応力の経時的
蓄積を抑制すると共に、加熱されたシャンク部から基体
への熱伝達を促進する作用があるが、その含有量が５％
未満では前記作用に所望の効果が得られず、一方その含
有量が１５％を越えると、ろう付け部の強度が低下する
ようになることから、その含有量を１〜１５％、望まし
くは７〜１３％と定めた。
して少量のろう材で満足なろう付けを可能ならしめる作
用があるほか、ろう材の主成分であるＣｕ成分との共存
において、残留応力を吸収し、もって残留応力の経時的
蓄積を抑制すると共に、加熱されたシャンク部から基体
への熱伝達を促進する作用があるが、その含有量が５％
未満では前記作用に所望の効果が得られず、一方その含
有量が１５％を越えると、ろう付け部の強度が低下する
ようになることから、その含有量を１〜１５％、望まし
くは７〜１３％と定めた。
【０００９】（ｂ） Ｐ Ｐ成分には、ろう材の融点を下げると共に、これ自体の
強度を向上させ、もってろう付け部の強度を向上させる
作用があるが、その含有量が１％未満では前記作用に所
望の効果が得られず、一方その含有量が１０％を越える
と、ろう付け部が急激に脆化するようになることから、
その含有量を１〜１０％、望ましくは３〜８％と定め
た。
強度を向上させ、もってろう付け部の強度を向上させる
作用があるが、その含有量が１％未満では前記作用に所
望の効果が得られず、一方その含有量が１０％を越える
と、ろう付け部が急激に脆化するようになることから、
その含有量を１〜１０％、望ましくは３〜８％と定め
た。
【００１０】（ｃ） ＴｉおよびＺｒ これらの成分には、ろう材の工具本体と切刃片に対する
ぬれ性を一段と向上させ、もって接合強度を向上させる
作用があるので必要に応じて含有されるが、その含有量
が０．５％未満では前記作用に所望の効果が得られず、
一方その含有量が１０％を越えると、ろう付け部の強度
が低下するようになることから、その含有量を０．５〜
１０％、望ましくは１〜６％と定めた。
ぬれ性を一段と向上させ、もって接合強度を向上させる
作用があるので必要に応じて含有されるが、その含有量
が０．５％未満では前記作用に所望の効果が得られず、
一方その含有量が１０％を越えると、ろう付け部の強度
が低下するようになることから、その含有量を０．５〜
１０％、望ましくは１〜６％と定めた。
【００１１】（３）シャンク部 シャンク部には、内蔵するヒーターによって自身を５０
０〜１０００℃に加熱し、これにろう付けされた工具本
体の温度を同じ温度に保持する役割があるので、すぐれ
た耐熱性と耐酸化性を具備することが求められる。した
がって、シャンク部を構成するＮｉ合金のＣｒ成分は、
耐熱性および耐酸化性を向上させる成分として含有する
が、その割合が１０％未満では、所望の耐熱性および耐
酸化性を確保することができず、一方その割合が２５％
を越えると、強度がていかするようになることから、そ
の割合を１０〜２５％と定めた。また、同じくＦｅ成分
には、強度を向上させる作用があるが、その割合が５％
未満では、所望の強度を確保することができず、一方そ
の割合が１５％を越えると、耐熱性および耐酸化性に低
下傾向が現れるようになることから、その割合を５〜１
５％と定めた。
０〜１０００℃に加熱し、これにろう付けされた工具本
体の温度を同じ温度に保持する役割があるので、すぐれ
た耐熱性と耐酸化性を具備することが求められる。した
がって、シャンク部を構成するＮｉ合金のＣｒ成分は、
耐熱性および耐酸化性を向上させる成分として含有する
が、その割合が１０％未満では、所望の耐熱性および耐
酸化性を確保することができず、一方その割合が２５％
を越えると、強度がていかするようになることから、そ
の割合を１０〜２５％と定めた。また、同じくＦｅ成分
には、強度を向上させる作用があるが、その割合が５％
未満では、所望の強度を確保することができず、一方そ
の割合が１５％を越えると、耐熱性および耐酸化性に低
下傾向が現れるようになることから、その割合を５〜１
５％と定めた。
【００１２】
【発明の実施の形態】この発明の圧接工具を実施例によ
り具体的に説明する。まず、基体を製造する目的で、原
料粉末として、いずれも０．５〜３μｍの範囲内の平均
粒径を有するＴｉＣＮ（重量比で、以下同じ、ＴｉＣ／
ＴｉＮ＝５０／５０）粉末、ＴｉＮ粉末、ＴａＣ粉末、
ＮｂＣ粉末、ＷＣ粉末、Ｍｏ2 Ｃ粉末、（Ｔｉ，Ｗ，Ｍ
ｏ）ＣＮ［Ｔｉ／Ｗ／Ｍｏ＝７０／２０／１０、Ｃ／Ｎ
＝７０／３０］粉末、（Ｔｉ，Ｎｂ，Ｍｏ）ＣＮ［Ｔｉ
／Ｎｂ／Ｍｏ＝８０／１０／１０、Ｃ／Ｎ＝５０／５
０］粉末、（Ｔｉ，Ｔａ，Ｗ）ＣＮ［Ｔｉ／Ｔａ／Ｗ＝
７０／２０／１０、Ｃ／Ｎ＝７０／２０］粉末、（Ｔ
ｉ，Ｔａ，Ｎｂ）ＣＮ［Ｔｉ／Ｔａ／Ｎｂ＝７０／２０
／１０、Ｃ／Ｎ＝８０／２０］粉末、Ｃｏ粉末、および
Ｎｉ粉末を用意し、これら原料粉末をそれぞれ表１に示
される配合組成に配合し、ボールミルで７２時間湿式混
合し、乾燥した後、１ｔｏｎ／ｃｍ2 の圧力で圧粉体に
プレス成形し、この圧粉体を１×１０-3ｔｏｒｒの真空
中、１４５０〜１５５０℃の範囲内の所定の温度に１時
間保持の条件で焼結し、この結果のサーメットを機械加
工にて長さ：１２ｍｍ×幅：４ｍｍ×厚さ：２．５ｍｍ
の寸法とし、これに５０〜７６０ｔｏｒｒの範囲内の所
定の圧力の窒素雰囲気中、１３５０〜１５５０℃の範囲
内の所定の温度に１．５時間保持の条件で加熱処理を施
して、表面部にそれぞれ表２に示される平均層厚のＴｉ
系炭窒化物の富化層および表面粗さを形成することによ
り基体Ａ〜Ｉをそれぞれ製造した。
り具体的に説明する。まず、基体を製造する目的で、原
料粉末として、いずれも０．５〜３μｍの範囲内の平均
粒径を有するＴｉＣＮ（重量比で、以下同じ、ＴｉＣ／
ＴｉＮ＝５０／５０）粉末、ＴｉＮ粉末、ＴａＣ粉末、
ＮｂＣ粉末、ＷＣ粉末、Ｍｏ2 Ｃ粉末、（Ｔｉ，Ｗ，Ｍ
ｏ）ＣＮ［Ｔｉ／Ｗ／Ｍｏ＝７０／２０／１０、Ｃ／Ｎ
＝７０／３０］粉末、（Ｔｉ，Ｎｂ，Ｍｏ）ＣＮ［Ｔｉ
／Ｎｂ／Ｍｏ＝８０／１０／１０、Ｃ／Ｎ＝５０／５
０］粉末、（Ｔｉ，Ｔａ，Ｗ）ＣＮ［Ｔｉ／Ｔａ／Ｗ＝
７０／２０／１０、Ｃ／Ｎ＝７０／２０］粉末、（Ｔ
ｉ，Ｔａ，Ｎｂ）ＣＮ［Ｔｉ／Ｔａ／Ｎｂ＝７０／２０
／１０、Ｃ／Ｎ＝８０／２０］粉末、Ｃｏ粉末、および
Ｎｉ粉末を用意し、これら原料粉末をそれぞれ表１に示
される配合組成に配合し、ボールミルで７２時間湿式混
合し、乾燥した後、１ｔｏｎ／ｃｍ2 の圧力で圧粉体に
プレス成形し、この圧粉体を１×１０-3ｔｏｒｒの真空
中、１４５０〜１５５０℃の範囲内の所定の温度に１時
間保持の条件で焼結し、この結果のサーメットを機械加
工にて長さ：１２ｍｍ×幅：４ｍｍ×厚さ：２．５ｍｍ
の寸法とし、これに５０〜７６０ｔｏｒｒの範囲内の所
定の圧力の窒素雰囲気中、１３５０〜１５５０℃の範囲
内の所定の温度に１．５時間保持の条件で加熱処理を施
して、表面部にそれぞれ表２に示される平均層厚のＴｉ
系炭窒化物の富化層および表面粗さを形成することによ
り基体Ａ〜Ｉをそれぞれ製造した。
【００１３】ついで、上記の基体Ａ〜Ｈを通常のマイク
ロ波プラズマＣＶＤ装置に装入し、 反応ガス組成：ＣＨ4 （流量：１０ｃｃ／ｍｉｎ）＋Ｈ
2 （流量：５００ｃｃ／ｍｉｎ）、 雰囲気圧力：５０ｔｏｒｒ、 マイクロ波出力：２ｋｗ、 基体温度：９００℃、 の条件で気相合成を行い、上記の基体Ａ〜Ｉのそれぞれ
の表面に同じく表２に示される平均層厚の多結晶ダイヤ
モンド膜を形成することにより工具本体Ａ〜Ｈをそれぞ
れ製造した。
ロ波プラズマＣＶＤ装置に装入し、 反応ガス組成：ＣＨ4 （流量：１０ｃｃ／ｍｉｎ）＋Ｈ
2 （流量：５００ｃｃ／ｍｉｎ）、 雰囲気圧力：５０ｔｏｒｒ、 マイクロ波出力：２ｋｗ、 基体温度：９００℃、 の条件で気相合成を行い、上記の基体Ａ〜Ｉのそれぞれ
の表面に同じく表２に示される平均層厚の多結晶ダイヤ
モンド膜を形成することにより工具本体Ａ〜Ｈをそれぞ
れ製造した。
【００１４】また、黒鉛るつぼで、それぞれ表３に示さ
れる組成のＣｕ合金溶湯を調整し、インゴットに鋳造
し、これを熱間圧延にて厚さ：０．２ｍｍの熱延板と
し、この熱延板に冷間圧延を施して厚さ：０．１ｍｍの
ろう材ａ〜ｈをそれぞれ製造した。
れる組成のＣｕ合金溶湯を調整し、インゴットに鋳造
し、これを熱間圧延にて厚さ：０．２ｍｍの熱延板と
し、この熱延板に冷間圧延を施して厚さ：０．１ｍｍの
ろう材ａ〜ｈをそれぞれ製造した。
【００１５】さらに、同じく黒鉛るつぼで、それぞれ表
４に示される組成のＮｉ合金溶湯を調整し、これを精密
鋳造（ロストワックス法）した後、機械加工することに
より上記基体の表面寸法と同じ寸法のろう付け面をもっ
たシャンク部ア〜オをそれぞれ製造した。
４に示される組成のＮｉ合金溶湯を調整し、これを精密
鋳造（ロストワックス法）した後、機械加工することに
より上記基体の表面寸法と同じ寸法のろう付け面をもっ
たシャンク部ア〜オをそれぞれ製造した。
【００１６】ついで、上記の工具本体、ろう材、および
シャンク部を、表５に示される組み合わせでセットし、
Ａｒ雰囲気中、８５０〜９５０℃の範囲内の所定温度に
１０分間保持の条件で工具本体をろう材を介してびシャ
ンク部にろう付け接合することにより本発明圧接工具１
〜９をそれぞれ製造した。
シャンク部を、表５に示される組み合わせでセットし、
Ａｒ雰囲気中、８５０〜９５０℃の範囲内の所定温度に
１０分間保持の条件で工具本体をろう材を介してびシャ
ンク部にろう付け接合することにより本発明圧接工具１
〜９をそれぞれ製造した。
【００１７】また、比較の目的で、工具本体として、い
ずれも多結晶ダイヤモンド膜の平均層厚が５０μｍであ
るが、基体が、それぞれＳｉ3 Ｎ4 −５％Ｙ2 Ｏ3 −３
％Ａｌ2 Ｏ3 からなる組成を有するＳｉ3 Ｎ4 基焼結体
（以下、工具本体Ｊと云う）、ＡｌＮ−３％Ｙ2 Ｏ3 −
２％ＣａＯからなる組成を有するＡｌＮ基焼結体（以
下、工具本体Ｋと云う）、およびＳｉＣ−２％Ｂ4 Ｃか
らなる組成を有するＳｉＣ基焼結体（以下、工具本体Ｌ
と云う）、また、シャンク部としてＦｅ−１９．７％Ｎ
ｉ−１９．３％Ｃｏ−０．９５％Ｍｎからなる組成を有
するＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金のシャンク部（以下、シャン
ク部カと云う）、並びにろう材として、Ｃｕ−３２％Ｚ
ｎ−３０％Ａｇからなる組成を有するＣｕ−Ｚｎ−Ａｇ
合金のろう材（以下、ろう材ｉと云う）を用いる以外は
同一の条件で比較圧接工具１〜３をそれぞれ製造した。
ずれも多結晶ダイヤモンド膜の平均層厚が５０μｍであ
るが、基体が、それぞれＳｉ3 Ｎ4 −５％Ｙ2 Ｏ3 −３
％Ａｌ2 Ｏ3 からなる組成を有するＳｉ3 Ｎ4 基焼結体
（以下、工具本体Ｊと云う）、ＡｌＮ−３％Ｙ2 Ｏ3 −
２％ＣａＯからなる組成を有するＡｌＮ基焼結体（以
下、工具本体Ｋと云う）、およびＳｉＣ−２％Ｂ4 Ｃか
らなる組成を有するＳｉＣ基焼結体（以下、工具本体Ｌ
と云う）、また、シャンク部としてＦｅ−１９．７％Ｎ
ｉ−１９．３％Ｃｏ−０．９５％Ｍｎからなる組成を有
するＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金のシャンク部（以下、シャン
ク部カと云う）、並びにろう材として、Ｃｕ−３２％Ｚ
ｎ−３０％Ａｇからなる組成を有するＣｕ−Ｚｎ−Ａｇ
合金のろう材（以下、ろう材ｉと云う）を用いる以外は
同一の条件で比較圧接工具１〜３をそれぞれ製造した。
【００１８】この結果得られた本発明圧接工具１〜９お
よび比較圧接工具１〜３について、多結晶ダイヤモンド
膜の先端面を縦：１５ｍｍ×横：５ｍｍに加工し、かつ
同表面粗さをＲmax で０．８μｍに研磨した状態で、以
下に示す条件で加速耐久試験を行った。すなわち、加速
耐久試験は、図１のＩＣチップおよびリード材に代っ
て、無酸素銅およびＡｌ合金（Ｓｉ：２％含有）からな
り、いずれも表面：２０ｍｍ×１０ｍｍ、厚さ：１０ｍ
ｍの寸法をもち、表面に１個の表面寸法が０．５ｍｍ×
０．５ｍｍにして、高さが３ｍｍの突起が１０個づつ長
さ方向に沿って２列配列配置された水冷ボックスを用
い、この水冷ボックスの突起配設面に対して、上記各種
の圧接工具を、６００℃に加熱した状態で、１０ｋｇの
荷重で１サイクルを８秒とし、このうちの３秒を圧接時
間とした条件で行い、使用寿命に至るまでのサイクル数
を測定した。これらの測定結果を表５に示した。
よび比較圧接工具１〜３について、多結晶ダイヤモンド
膜の先端面を縦：１５ｍｍ×横：５ｍｍに加工し、かつ
同表面粗さをＲmax で０．８μｍに研磨した状態で、以
下に示す条件で加速耐久試験を行った。すなわち、加速
耐久試験は、図１のＩＣチップおよびリード材に代っ
て、無酸素銅およびＡｌ合金（Ｓｉ：２％含有）からな
り、いずれも表面：２０ｍｍ×１０ｍｍ、厚さ：１０ｍ
ｍの寸法をもち、表面に１個の表面寸法が０．５ｍｍ×
０．５ｍｍにして、高さが３ｍｍの突起が１０個づつ長
さ方向に沿って２列配列配置された水冷ボックスを用
い、この水冷ボックスの突起配設面に対して、上記各種
の圧接工具を、６００℃に加熱した状態で、１０ｋｇの
荷重で１サイクルを８秒とし、このうちの３秒を圧接時
間とした条件で行い、使用寿命に至るまでのサイクル数
を測定した。これらの測定結果を表５に示した。
【００１９】
【表１】
【００２０】
【表２】
【００２１】
【表３】
【００２２】
【表４】
【００２３】
【表５】
【００２４】
【発明の効果】表５に示される結果から、本発明圧接工
具１〜９は、上記の通りの基体、ろう材、およびシャン
ク部の組み合わせによって残留応力の発生が抑制され、
かつ残留応力の経時的蓄積が阻止されることから、基体
割れやろう付け剥離の発生なく、すぐれた耐久性を長期
に亘って発揮するのに対して、比較圧接工具１〜３にお
いては、いずれも基体割れまたはろう付け剥離が原因で
比較的短時間で使用寿命に至ることが明らかである。上
述のように、この発明の圧接工具は、これを大型化して
も基体割れやろう付け剥離の発生なく、長期に亘っての
使用を可能とするので、半導体装置の高集積化に十分満
足に対応するものである。
具１〜９は、上記の通りの基体、ろう材、およびシャン
ク部の組み合わせによって残留応力の発生が抑制され、
かつ残留応力の経時的蓄積が阻止されることから、基体
割れやろう付け剥離の発生なく、すぐれた耐久性を長期
に亘って発揮するのに対して、比較圧接工具１〜３にお
いては、いずれも基体割れまたはろう付け剥離が原因で
比較的短時間で使用寿命に至ることが明らかである。上
述のように、この発明の圧接工具は、これを大型化して
も基体割れやろう付け剥離の発生なく、長期に亘っての
使用を可能とするので、半導体装置の高集積化に十分満
足に対応するものである。
【図１】圧接工具の使用態様を示す概略説明図である。
Claims (2)
- 【請求項１】 基体の表面に多結晶ダイヤモンド膜を気
相合成析出してなる工具本体を、ろう材を用いてヒータ
ー内蔵のシャンク部に接合した構造の圧接工具におい
て、 上記工具本体の基体を、 分散相形成成分として、Ｔｉの炭窒化物を主体とし、こ
れにＷ、Ｔａ、Ｎｂ、およびＭｏの炭化物、並びにＴａ
およびＮｂの窒化物のうちの１種または２種以上が固溶
してなるＴｉ系炭窒化物を８５〜９７重量％含有し、残
りが結合相形成成分としてのＣｏまたはＣｏとＮｉ、お
よび不可避不純物からなる組成を有するサーメットで構
成し、 また、上記ろう材を、 Ａｇ：５〜１５重量％、 Ｐ：１〜１０重量％、を含有し、残りがＣｕと不可避不
純物からなる組成を有するＣｕ合金で構成し、 さらに、上記シャンク部を、 Ｃｒ：１０〜２５重量％、 Ｆｅ：５〜１５重量％、を含有し、残りがＮｉと不可避
不純物からなる組成を有するＮｉ合金で構成したことを
特徴とする基体割れやろう付け剥離の発生のないＩＣチ
ップのリード材ボンディング用圧接工具。 - 【請求項２】 基体の表面に多結晶ダイヤモンド膜を気
相合成析出してなる工具本体を、ろう材を用いてヒータ
ー内蔵のシャンク部に接合した構造の圧接工具におい
て、 上記工具本体の基体を、 分散相形成成分として、Ｔｉの炭窒化物を主体とし、こ
れにＷ、Ｔａ、Ｎｂ、およびＭｏの炭化物、並びにＴａ
およびＮｂの窒化物のうちの１種または２種以上が固溶
してなるＴｉ系炭窒化物を８５〜９７重量％含有し、残
りが結合相形成成分としてのＣｏまたはＣｏとＮｉ、お
よび不可避不純物からなる組成を有するサーメットで構
成し、 また、上記ろう材を、 Ａｇ：５〜１５重量％、 Ｐ：１〜１０重量％、を含有し、さらに、 Ｔｉおよび／またはＺｒ：０．５〜１０重量％、を含有
し、残りがＣｕと不可避不純物からなる組成を有するＣ
ｕ合金で構成し、 さらに、上記シャンク部を、 Ｃｒ：１０〜２５重量％、 Ｆｅ：５〜１５重量％、を含有し、残りがＮｉと不可避
不純物からなる組成を有するＮｉ合金で構成したことを
特徴とする基体割れやろう付け剥離の発生のないＩＣチ
ップのリード材ボンディング用圧接工具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9080041A JPH10275831A (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | Ｉｃチップのリード材ボンディング用圧接工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9080041A JPH10275831A (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | Ｉｃチップのリード材ボンディング用圧接工具 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10275831A true JPH10275831A (ja) | 1998-10-13 |
Family
ID=13707172
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9080041A Withdrawn JPH10275831A (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | Ｉｃチップのリード材ボンディング用圧接工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10275831A (ja) |
-
1997
- 1997-03-31 JP JP9080041A patent/JPH10275831A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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