JPS62283633A - ワイヤボンデイングキヤピラリ− - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明はワイヤボンディングキャピラリーに関し、更に
詳しくは、高強度であり、かつ先端部分の仕上げ加工を
高い歩留りで行なうことができるワイヤボンディングキ
ャピラリーに関する。

（従来の技術） ＩＣの製造工程においては、ＩＣチップとリードフレー
ムとをＡｕワイヤでポンディングする過程がある。この
ワイヤポンディング工程は、Ａｕワイヤを先端が先細り
しているキャピラリーの中に挿通し、このキャピラリー
をＩＣチップとリードフレーム間に交互に移動させなが
らそれぞれの所定位置にワイヤを溶接する工程である。

この操作においてキャピラリーの先端部分は、ＩＣチッ
プやリードフレームと極めて高速で衝突する。したがっ
て、キャピラリーは耐衝撃性に擾れていることが求めら
れる。

とくに、最近ではＩＣチップの小型化に伴い高密度のワ
イヤポンディングが’ｆｆ　Ｘｉされている関係からし
てキャピラリーの先端部分は、外径で５０μｍ程度のも
のまでが求められはじめているが、その場合にはキャピ
ラリーの耐衝撃性が一層重要になってくる。

ところで、従来から、キャピラリーはＩＱ２ｏ。

系セラミフクスやルビーなどから製造されている。

例えばＡｎ２ｏ、系セラミックスからキャピラリーを製
造する場合、その製造工程は概ね以下の通りである。

まず、Ａｎ２ｏ３粉を主成分とする所定の原料粉からグ
リーン成形体を製造し、その外径、端面を粗加工する。

ついで、粗加工された成形体の軸心部にＡｕワイヤ挿通
用の貫通孔を軸長方向に穿孔する。この貫通孔は、通常
、第１図に示したように、先端部分がストレート形状の
細孔１ａ。

中心部分が同じくストレート形状の大孔１ｂであり１両
孔間はテーパ孔ＩＣをもって構成されている。

ついで、この成形体を所定の条件下で焼Ｍしたのち、細
孔１ａ、テーパ孔ＩＣにラップ加工を施す、その後、第
２図に示すように先端部分の外径をテーパ加工し、再び
先端にラップ加工を施す。

ついで、、ｍ孔１ａの開口部にチャンファ加工を施し、
細孔１ａの先端開孔部を拡径する（第３図）、その後、
先端部分の外径角部と細孔１ａとテーパ孔１ｃとの接続
部分とに面取り加工を施して滑らかにＲ加工する。

このように複雑でかつ微細な加工が施されてポンディン
グキャピラリーが実用に供されている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、従来のキャピラリーに関して主要には解
決すべき問題点が２つある。

第１の問題は、Ａ又２０３系キャピラリーは機械的強度
が充分高いとはいえず使用時に先端部分にクラック等の
欠陥が多々生ずることである。とくに、高密度のワイヤ
ポンディングの必要性からして先端外径が細くなるにし
たがい、Ａ文２０３系のキャピラリーでは強度不足が否
めず先端クラックが多発せざるを得ない、このため、近
時、より高強度のセラミックス材であるＳｉ３Ｎ４系の
キャピラリーが注目を集めているが、しかしこれもまた
以下の理由で問題がある。

すなわち、第２の問題は、Ａ１２０３系にしろＳｉ３Ｎ
４系にしろ、いずれのセラミックス材も不透明であると
いう問題である。

前述したように、キャピラリーを製造する際には、とく
にその先端部分には極めて微細な研磨・研削加工が施さ
れる。細孔１ａの径、拡径の程度、先端部分の外側角部
の切削等はいずれもミクロンオーダーの加工精度が要求
される。そしてこれらの精密加工はいずれも細孔１ａの
開口側から各種のラップ冶具を挿入して行なわれる。

しかし、従来のキャピラリーの材料はいずれも不透明で
あるため、ラップ治具を細孔１ａに挿入した場合、実際
の研磨・研削の状態は作業者にとって観測不能であって
、所定通りの研磨・研削が行なえなかったりして所望す
る寸法精度を出せないことがあり、また、細孔１ａとテ
ーパ孔１ｃとの間で段違い加工をしてしまったりするこ
とが多くなる。

このような事態は、キャピラリーの製品歩留りを低下さ
せ、その製品コストの上昇を招いて不都合である。

本発明は上記した問題を解消して、機械的強度が高いの
で先端部分を細径化してもクラック発生が少なくなり、
また透光性の材質であるため先端部分の微細なｊｉ密加
工時にも加工状態を観察することができるので高い製品
歩曲りが可能となる新規なポンディングキャピラリーの
提供を目的とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段・作用）本発明者は、上
記目的を達成すべく各種のセラミックス材に関し調査・
研究を重ねた結果、部分安定化ジルコニアは好適な材料
であるとの事実を見出し、本発明のキャピラリーを開発
するに到った。

すなわち、本発明のワイヤボンディングキャピラリーは
１部分安定化ジルコニアを主成分とすることを特徴とす
る。

本発明のキャピラリーの構成材料である部分安定化ジル
コニアは、セラミックス業界の中で知られているもので
あれば何であってもよく格別限定されるものではないが
、可能な限りその機械的強度が高くかつ透光性に優れて
いる組成のものが好適である。

例えば、その機械的強度において、圧縮強さ３０００〜
３５００　、硬度１３ｏＯ〜１ｓｏｏ　。

ヤング率２，４〜２．６．密度６〜６．１であリ、また
その透光性においては書類の上に本発明の材料をおいた
とき、下に書かれである文字が充分判読できるような特
性を示す組成であることが好ましい。

例えば、ＺｒＯ２９０〜９６ｗｔ％、Ｙ２Ｏ３４〜６ｗ
ｔ％、ＭｇＯ又は／及びＣａＯ１ｗｔ％以下、ＨｆＯ２
、Ｔａ２Ｏ３が１ｗｔ％以下。

Ｓ　ｃ２０３　　、ＵＯ２が４〜６ｗｔ％であルヨウナ
組成のものは好適である。

本発明のキャピラリーは次のようにして製造することが
できる。まず、各原料粉を上記組成となるように秤量し
ボールミル等で混合する。原料粉は、いずれもその平均
粒径が２０〜２００人のものを用いると焼結後に得られ
るセラミックスは緻密、高硬度となるので好ましい。

得られた混合粉は室温下でプレス成形してグリーン成形
体にする。このグリーン成形体にとって大切なことは、
前述したように、この成形体には第１図に示したように
細孔１ａ、ストレート孔Ｌｂ、テーパ孔１ｃを粗加工す
るので、この穿孔加工時に研削盤等にチャッキングでき
る程度の強度を備えていることである１通常、嵩密度で
３〜３　、７　ｇ／ｃｍ３であればよい。このためには
プレス圧を７００〜ｌ　ＯＯ０ｋｇ７ｃｍ２の範囲に設
定することが好ましい。

穿孔加工を終了したのち、この成形体を所定条件下で焼
結する。このときの焼結条件によって、得られた焼結体
の機械的強度、硬度などの特性は大きく規定される。前
述した特性範囲を発現せしめるためには１例えば焼結温
度１４００〜１６００’０．焼結時間０．５〜４時間で
あればよい。

得られた焼結体は透光性を備えている。したがって、先
端部分の外径のテーパ加工、Ｍ孔ｌａ内のラップ研磨、
チャンファ加工、先端部分の外径角部及び細孔１ａとテ
ーパ孔１ｃとの接続部分の面取り加工などの精密加工は
いずれも。

下方から光を照射し、研磨・研削代の大小２段違いの有
無等を観察しながら行なうことができる。

（実施例） それぞれの平均粒径が２０〜２００人の範囲にあるＺ　
ｒｏ２　、Ｙ２Ｏ３、ＨｆＯ２の各粉末を９４．８ｗｔ
％、５．０ｗｔ％、０．２ｗｔ％となるように秤量し、
全体をボールミルで充分に混合した。

得られた混合粉を型内に充填し、室温下。

１０００　ｋｇ／　ｃｍ２の圧力でプレス成形して嵩密
度３　、５　ｇ　７ｃｍ３で直径６ＩＩＩＩｌφ長さ３
０ｍｍの円柱成形体とした。

この成形体の一端を研削盤にチャッキングし、その軸心
部に、直径４０ｍｍφ長さ０．２ｍｍのストレート細孔
１ａ、直径１．２ａ＋ａ＋φ長さ１０１ｍのストレート
孔１ｂ、テーパ角５度のテーパ孔１ｃを穿孔した。

ついで、この成形体を酸化炉中において温度１６００℃
で焼結した。

加工台の下方から光を照射しつつ、焼結体のテーパ孔Ｉ
Ｃを、ダイヤモンドペーストとｌＯ［部分の外径もテー
パ加工して第２図のような先端形状とした。この加工過
程では、焼結体の加工面と加工冶具との境界面、すなわ
ち研磨・研削面を明瞭に観察できた。

その後、常法にしたがって、先端部分の端面ラップ−チ
ャンファ加ニー先端部分の外径角部研削−細孔１ａとテ
ーパ孔１ｃとの接続部分の面取り・Ｒ加工を行ない、所
定寸法・精度を有するキャピラリーとした。この過程で
も、各加工治具と焼結体との境界面は明瞭に識別され、
先端部分の加工は極めて円滑に行なうことができた。

１０００本のキャピラリー加工における歩留りは９５％
と極めて良好であった。

他方、比較のために従来のＡｎ２ｏ、製のキャピラリー
についても同様の先端部分の加工を行なったところ、そ
の歩留りは８５％であった。不良となったものは、細孔
１ａとテーパ孔１ｃとの間における段違い加工となって
いるものがほとんどであった・ 次に１両者のキャピラリーを７機に防膚しＩＣチップと
リードフレームのワイヤポンディングを行なった。

その結果、本発明のキャピラリーは４００万回以上のポ
ンディング操作を行なっても先端部分にクラック等は発
生しなかったが、しかしＡｆＬ２０．系のキャピラリー
は４０万回のポンディング操作で先端にクラックが発生
し破棄せざるを得なかった。

［発明の効果］ 以上の説明で明らかな１ように、本発明ワイヤボンディ
ングキャピラリーはその機械的強度が高く、使用寿命が
従来の主流品であるＡ１２０３系のものに比べて１０倍
以上である。また、先端部分の精密加工においては、材
質全体が透光性であるので治具による研磨・研削状態を
極めて明瞭に視認することができ、したがって従来のよ
うな、研磨Ｏ研削を過度に行なったり又は行なわなかっ
たりする不都合や段違い加工を適切に防止することが容
易となり、全体の歩留りは向上し、ひいては製造コスト
を低減でき、その工業的価値は大である。

【図面の簡単な説明】

ｉｔ図から第４図は、いずれも、ワイヤポンディング竿
ヤピラリーの先端部分の加工態様を説明するための図で
ある。 １ａ−ストレートの細孔 １ｂ□ストレートの大孔 ＩＣ−テーバ孔

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 部分安定化ジルコニアを主成分とすることを特徴とする
   ワイヤボンディングキャピラリー。