KR102218685B1 - High-strength and high-hardness capillary for wire bonding and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 와이어본딩용 캐필러리 및 그 제조방법에 관한 것으로, 알루미나와 지르코니아 각각의 입경 및 비율을 최적화하여 강도와 파괴인성을 높이고, DLC 코팅을 통해 내마모성을 향상시킨 와이어본딩용 캐필러리 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a capillary for wire bonding and a method for manufacturing the same, wherein the strength and fracture toughness are improved by optimizing the particle diameter and ratio of each of alumina and zirconia, and a capillary for wire bonding that improves wear resistance through DLC coating, and It relates to a manufacturing method.

Description

고강도 및 고경도 와이어본딩용 캐필러리 및 그 제조방법 {HIGH-STRENGTH AND HIGH-HARDNESS CAPILLARY FOR WIRE BONDING AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}High-strength and high-hardness wire bonding capillary and its manufacturing method {HIGH-STRENGTH AND HIGH-HARDNESS CAPILLARY FOR WIRE BONDING AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 와이어본딩용 캐필러리 및 그 제조방법에 관한 것으로, 알루미나와 지르코니아 각각의 입경 및 비율을 최적화하여 강도와 파괴인성을 높이고, DLC 코팅을 통해 내마모성을 향상시킨 와이어본딩용 캐필러리 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a capillary for wire bonding and a method for manufacturing the same, wherein the strength and fracture toughness are improved by optimizing the particle diameter and ratio of each of alumina and zirconia, and a capillary for wire bonding that improves wear resistance through DLC coating, and It relates to a manufacturing method.

와이어본딩용 캐필러리와 이에 의해 접착되는 와이어본딩용 금속에 대한 개념을 나타낸 도 1에 도시된 바와 같이 와이어본딩용 캐필러리는 실리콘 칩과 반도체 디바이스를 매우 미세한 와이어로 전기적인 신호를 전달할 수 있도록 연결 해주는 초정밀 세라믹 공구이다. 지금까지 캐필러리 소재 개발의 방향은 마모에 의한 불량이 빈번하였기 때문에 한국등록특허 제 10-0932636 호와 같이 경도에 초점을 맞추어 내마모성을 향상시켰었다. 하지만 반도체 공정의 초집적화로 인해 매우 가는 마이크로 팁(<40 um)을 갖는 캐필러리가 요구되면서 마모보다는 절삭저항과 충격에 의한 부러짐 불량이 야기되었다. 또한 구리 와이어 본딩시 마모현상 및 이물질 증착현상 또한 발생된다. , As shown in Fig. 1, which shows the concept of the wire bonding capillary and the wire bonding metal bonded thereto, the wire bonding capillary can transmit an electrical signal through a very fine wire between a silicon chip and a semiconductor device. It is an ultra-precision ceramic tool that connects to each other. Until now, the direction of development of capillary material has been improved abrasion resistance by focusing on hardness as in Korean Patent No. 10-0932636 because defects caused by abrasion were frequent. However, due to the super-integration of the semiconductor process, a capillary having a very fine micro-tip (<40 um) was required, resulting in a breakage defect due to cutting resistance and impact rather than wear. In addition, when bonding copper wires, abrasion and deposition of foreign substances also occur. ,

이에 캐필러리 제조업체에서는 한국등록특허 제 10-0955420 호나 일본공개특허 제 2005-340400 호에 개시된 바와 같이 다이아몬드-유사 탄소 (DLC) 코팅 캐필러리를 출시했지만 현재 시장에서 외면 받고 있다. 기존의 강도와 파괴인성이 낮은 캐필러리 소재에 DLC를 코팅하여 부러짐 문제가 여전히 개선되지 못하였고, 본딩 도중 박리 문제 또한 발생되고 있다. Accordingly, a capillary manufacturer has released a diamond-like carbon (DLC) coated capillary as disclosed in Korean Patent No. 10-0955420 or Japanese Patent Laid-Open No. 2005-340400, but is currently being turned away from the market. By coating DLC on a capillary material having low strength and fracture toughness, the problem of breaking has not been improved, and the problem of peeling during bonding has also occurred.

따라서 구리 와이어 본딩 및 초소형화되는 반도체 공정에 부러짐을 예방할 수 있는 세라믹 복합소재 캐필러리 개발이 필요한 실정이다.Therefore, there is a need to develop a ceramic composite material capillary that can prevent breakage in copper wire bonding and microminiature semiconductor processes.

한국등록특허 제 10-0932636 호 (2009.12.10 등록)Korean Patent Registration No. 10-0932636 (registered on Dec. 10, 2009) 한국등록특허 제 10-0955420 호 (2010.04.22 등록)Korean Patent Registration No. 10-0955420 (registered on April 22, 2010) 일본공개특허 제 2005-340400 호 (2005.12.08 공개)Japanese Patent Publication No. 2005-340400 (published on December 8, 2005)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 강도와 경도가 향상되어 부러짐이 예방되면서도 내마모성도 뛰어난 와이어본딩용 캐필러리를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a capillary for wire bonding that has improved strength and hardness to prevent breakage and has excellent abrasion resistance in order to solve the above problems.

또한, 본 발명은 상기 와이어본딩용 캐필러리의 제조방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.In addition, it is another object of the present invention to provide a method of manufacturing the wire bonding capillary.

본 발명은 또한 상기한 명확한 목적 이외에 이러한 목적 및 본 명세서의 전반적인 기술로부터 이 분야의 통상인에 의해 용이하게 도출될 수 있는 다른 목적을 달성함을 그 목적으로 할 수 있다.The present invention can also aim to achieve these objects and other objects that can be easily derived by a person skilled in the art from the general description of the present specification, in addition to the above-described clear objects.

본 발명의 와이어본딩용 캐필러리는 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 알루미나 45 내지 80 중량%, 바람직하게는 50 내지 70 중량%, 보다 바람직하게는 55 내지 65 중량%, 및 지르코니아 20 내지 55 중량%, 바람직하게는 30 내지 50 중량%, 보다 바람직하게는 35 내지 45 중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.The capillary for wire bonding of the present invention is 45 to 80% by weight of alumina, preferably 50 to 70% by weight, more preferably 55 to 65% by weight, and 20 to zirconia in order to achieve the object as described above. It is characterized in that it comprises 55% by weight, preferably 30 to 50% by weight, more preferably 35 to 45% by weight.

또한, 상기 와이어본딩용 캐필러리는 다이아몬드-유사 탄소코팅 (Diamond-like Carbon Coating, DLC 코팅)될 수 있다.In addition, the wire bonding capillary may be diamond-like carbon coating (DLC coating).

또한, 상기 알루미나의 평균입경은 0.1 내지 0.6 ㎛, 바람직하게는 0.2 내지 0.5 ㎛, 보다 바람직하게는 0.2 내지 0.4 ㎛일 수 있다.In addition, the average particle diameter of the alumina may be 0.1 to 0.6 ㎛, preferably 0.2 to 0.5 ㎛, more preferably 0.2 to 0.4 ㎛.

또한, 상기 지르코니아의 평균입경은 0.1 내지 0.6 ㎛, 바람직하게는 0.2 내지 0.5 ㎛, 보다 바람직하게는 0.2 내지 0.4 ㎛일 수 있다.In addition, the average particle diameter of the zirconia may be 0.1 to 0.6 ㎛, preferably 0.2 to 0.5 ㎛, more preferably 0.2 to 0.4 ㎛.

또한, 상기 지르코니아는 부분 안정화된 것일 수 있다.In addition, the zirconia may be partially stabilized.

또한, 상기 다이아몬드-유사 탄소코팅은 상기 와이어본딩용 캐필러리의 첨단에 다이아몬드-유사 탄소코팅층이 형성될 수 있다.In addition, in the diamond-like carbon coating, a diamond-like carbon coating layer may be formed on the tip of the wire bonding capillary.

그리고, 상기 다이아몬드-유사 탄소코팅층은 와이어본딩용 캐필러리 측의 응력완화층 및 반대측의 고경도층을 포함할 수 있다.In addition, the diamond-like carbon coating layer may include a stress relief layer on the side of the capillary for wire bonding and a high hardness layer on the opposite side.

그리고, 상기 고경도층의 경도는 2400 내지 2800 HV, 바람직하게는 2400 내지 2700 HV, 보다 바람직하게는 2400 내지 2600 HV일 수 있다.And, the hardness of the high-hardness layer may be 2400 to 2800 HV, preferably 2400 to 2700 HV, more preferably 2400 to 2600 HV.

그리고, 상기 응력완화층의 경도는 2100 내지 2350 HV, 바람직하게는 2150 내지 2300 HV, 보다 바람직하게는 2200 내지 2300 HV일 수 있다.In addition, the hardness of the stress relief layer may be 2100 to 2350 HV, preferably 2150 to 2300 HV, more preferably 2200 to 2300 HV.

그리고, 상기 고경도층의 두께는 100 내지 200 nm, 바람직하게는 110 내지 180 nm, 보다 바람직하게는 120 내지 160 nm일 수 있다.In addition, the thickness of the high hardness layer may be 100 to 200 nm, preferably 110 to 180 nm, more preferably 120 to 160 nm.

그리고, 상기 응력완화층의 두께는 50 내지 150 nm, 바람직하게는 60 내지 140 nm, 보다 바람직하게는 70 내지 130 nm일 수 있다.In addition, the thickness of the stress relief layer may be 50 to 150 nm, preferably 60 to 140 nm, more preferably 70 to 130 nm.

그리고, 상기 다이아몬드-유사 탄소코팅은 탄소이온 코팅일 수 있다.In addition, the diamond-like carbon coating may be a carbon ion coating.

그리고, 상기 탄소이온은 진공 하에서 아크 방전에 의해 형성될 수 있다.In addition, the carbon ions may be formed by arc discharge under vacuum.

그리고, 상기 다이아몬드-유사 탄소코팅은 X-밴드 필터를 통과한 탄소이온으로 코팅하는 것일 수 있다.In addition, the diamond-like carbon coating may be coated with carbon ions that have passed through an X-band filter.

그리고, 상기 고경도층은 50 내지 250 V, 바람직하게는 70 내지 200 V, 보다 바람직하게는 80 내지 150 V의 와이어본딩용 캐필러리 펄스전압에 의해 형성될 수 있다.In addition, the high hardness layer may be formed by a pulse voltage of the capillary for wire bonding of 50 to 250 V, preferably 70 to 200 V, and more preferably 80 to 150 V.

그리고, 상기 응력완화층은 300 내지 800 V, 바람직하게는 320 내지 600 V, 보다 바람직하게는 350 내지 500 V의 와이어본딩용 캐필러리 펄스전압에 의해 형성될 수 있다.In addition, the stress relief layer may be formed by a wire bonding capillary pulse voltage of 300 to 800 V, preferably 320 to 600 V, and more preferably 350 to 500 V.

한편, 본 발명의 와이어본딩용 캐필러리의 제조방법은 On the other hand, the manufacturing method of the capillary for wire bonding of the present invention

(A) 알루미나 45 내지 80 중량%, 바람직하게는 50 내지 70 중량%, 보다 바람직하게는 55 내지 65 중량%, 및 지르코니아 20 내지 55 중량%, 바람직하게는 30 내지 50 중량%, 보다 바람직하게는 35 내지 45 중량%를 혼합하는 혼합물 제조단계;(A) 45 to 80% by weight of alumina, preferably 50 to 70% by weight, more preferably 55 to 65% by weight, and 20 to 55% by weight of zirconia, preferably 30 to 50% by weight, more preferably Mixture preparation step of mixing 35 to 45% by weight;

(B) 상기 혼합물을 밀링하는 밀링단계;(B) a milling step of milling the mixture;

(C) 상기 밀링된 혼합물을 압축하여 성형하는 가압성형단계;(C) a pressure molding step of compressing and molding the milled mixture;

(D) 상기 가압성형된 성형물을 600 내지 800 ℃에서 1 내지 3 시간 동안 가열하는 탈지단계;(D) a degreasing step of heating the press-molded molding at 600 to 800° C. for 1 to 3 hours;

(E) 상기 탈지된 성형물을 1400 내지 1700 ℃에서 1 내지 5 시간 동안 가열하는 제 1 열처리단계;(E) a first heat treatment step of heating the degreased molding at 1400 to 1700° C. for 1 to 5 hours;

(F) 상기 제 1 열처리된 성형물을 1300 내지 1500 ℃ 및 1000 내지 1500 kgf/cm2 에서 정수압성형하는 열간정수압성형단계;(F) a hot hydrostatic molding step of hydrostatic molding the first heat-treated molding at 1300 to 1500 °C and 1000 to 1500 kg f /cm 2 ;

(G) 상기 열간정수압성형된 성형물을 1100 내지 1300 ℃에서 5 내지 10 시간 동안 가열하는 제 2 열처리단계;(G) a second heat treatment step of heating the hot hydrostatic molded product at 1100 to 1300° C. for 5 to 10 hours;

(H) 상기 제 2 열처리된 성형물을 공랭하는 냉각단계; 및 (H) a cooling step of air-cooling the second heat-treated molding; And

(I) 상기 냉각된 성형물에 다이아몬드-유사 탄소코팅하는 코팅단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.(I) it characterized in that it comprises a coating step of coating a diamond-like carbon on the cooled molding.

본 발명에 따른 와이어본딩용 캐필러리는 첨단에 다이아몬드상 탄소가 코팅되어 내하중성 및 내마모성이 좋아지고 내소착성이 향상된다. 이에 본 발명에 따른 와이어본딩용 캐필러리는 절삭 저항 및 와이어 본딩 공정 수행시 충격에 의한 부러짐을 예방할 수 있어 캐필러리 불량에 따른 교체주기가 연장된다. 이는 본 발명의 와이어본딩용 캐필러리가 알루미나와 지르코니아 각각의 입경 및 비율을 최적화하여 강도와 파괴인성을 높임으로써, 보다 소형화된 캐필러리의 제조를 가능케 한 결과이다. 강도 향상에 수반하여 저하된 경도는 정밀가공에 도움이 되며, 마모로 인한 캐필러리 교체주기의 지나친 단축을 막기 위해 본 발명은 캐필러리 첨단에 DLC 코팅을 적용하여 내마모성을 제고하였다.The capillary for wire bonding according to the present invention is coated with diamond-like carbon at the tip to improve load resistance and abrasion resistance, and improve adhesion resistance. Accordingly, since the capillary for wire bonding according to the present invention can prevent cutting resistance and breakage due to impact when performing the wire bonding process, the replacement cycle due to the capillary defect is extended. This is a result that the capillary for wire bonding of the present invention increases the strength and fracture toughness by optimizing the particle size and ratio of each of alumina and zirconia, thereby enabling the production of a more compact capillary. The reduced hardness along with the strength improvement is helpful for precision processing, and in order to prevent excessive shortening of the capillary replacement cycle due to abrasion, the present invention improves abrasion resistance by applying a DLC coating to the tip of the capillary.

특히, DLC 코팅방법 중에서도 탄소원자나 분자 상태가 아닌 탄소이온 코팅법을 채택함으로써, sp3 성분이 많아 경도가 높고, 상온에서 저속으로 코팅이 이루어져 박막의 손상이 저감되며, 필터 사용으로 인해 마이크로 파티클이 감소하는 장점이 있다. 뿐만 아니라 입사 에너지가 높아 밀착력이 우수하며, 이온코팅으로 인해 표면 거칠기가 낮고 박막 균일도와 재현성도 개선되었다. 무엇보다 본 발명은 전압과 코팅시간을 조정하여 저경도의 응력완화층을 먼저 형성하고 고경도층을 그 위에 형성함으로써 DLC 코팅막의 응착력이 현저히 개선되고 그 결과 캐필러리의 사용수명이 연장되는 장점이 있다.
In particular, among the DLC coating methods, by adopting a carbon ion coating method that is not in the state of carbon atoms or molecules, it has high hardness due to high sp 3 components, and is coated at low speed at room temperature to reduce damage to the thin film. There is a diminishing advantage. In addition, the high incident energy provides excellent adhesion, the surface roughness is low due to the ion coating, and the uniformity and reproducibility of the thin film are improved. Above all, the present invention is advantageous in that the adhesion of the DLC coating film is remarkably improved by first forming a stress relief layer of low hardness and a high hardness layer by adjusting the voltage and coating time, and as a result, the service life of the capillary is extended. There is this.

도 1은 와이어본딩용 캐필러리와 이에 의해 접착되는 와이어본딩용 금속에 대한 개념도이다.
도 2는 와이어본딩용 캐필러리가 부러진 모습을 촬영한 사진이다.
도 3은 와이어본딩용 캐필러리의 마모현상을 촬영한 사진이다.
도 4는 와이어본딩용 캐필러리의 DLC 코팅이 박리된 상태를 촬영한 사진이다.
도 5는 응착력의 정도를 판단하는 데 이용되는 HF 기준을 설명하는 도면이다.
1 is a conceptual diagram of a wire bonding capillary and a wire bonding metal bonded thereto.
2 is a photograph of a broken wire bonding capillary.
3 is a photograph of a wear phenomenon of the capillary for wire bonding.
4 is a photograph of a state in which the DLC coating of the wire bonding capillary is peeled off.
5 is a diagram illustrating an HF criterion used to determine the degree of adhesion.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 또한, 하기의 설명에서는 구체적인 구성요소 등과 같은 많은 특정사항들이 설명되어 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail. In addition, in the following description, a number of specific items such as specific components are described, which are provided only to help a more general understanding of the present invention, and the present invention can be practiced without these specific details. It is self-evident to those who have the knowledge of Further, in describing the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

본 발명의 와이어본딩용 캐필러리는 알루미나 45 내지 80 중량%, 바람직하게는 50 내지 70 중량%, 보다 바람직하게는 55 내지 65 중량%, 및 지르코니아 20 내지 55 중량%, 바람직하게는 30 내지 50 중량%, 보다 바람직하게는 35 내지 45 중량%로 이루어진 것을 특징으로 한다. 종래 와이어본딩용 캐필러리는 주로 내마모성 향상을 위해 경도 개선에 초점이 맞춰져 있었다. 그런데, 전자제품의 소형화가 급격히 진행됨에 따라 와이어본딩용 캐필러리 역시 크기가 작아진 결과 캐필러리 몸체의 두께가 현저히 얇아져 도 2에 나타낸 바와 같이 부러짐이 빈발하였다.The capillary for wire bonding of the present invention is alumina 45 to 80% by weight, preferably 50 to 70% by weight, more preferably 55 to 65% by weight, and zirconia 20 to 55% by weight, preferably 30 to 50 It is characterized in that consisting of weight%, more preferably 35 to 45% by weight. The conventional wire bonding capillary was mainly focused on improving hardness to improve wear resistance. However, as electronic products are rapidly miniaturized, the size of the wire bonding capillary has also decreased. As a result, the thickness of the capillary body has become significantly thinner, causing frequent breakages as shown in FIG. 2.

본 발명은 이러한 문제점의 해결을 위해 알루미나와 지르코니아의 배합비를 조정하여 강도와 파괴인성을 향상시킨 것을 가장 큰 특징으로 한다. 향상된 강도와 파괴인성으로 인해 본딩시 반복적으로 가해지는 힘에도 부러지지 않아 캐필러리의 교체주기가 연장되는 효과가 있다. 또한 전술한 배합비의 캐필러리는 경도가 낮아져 절삭가공성이 증가하는 결과를 낳는데, 이는 소형화된 캐필러리의 정밀가공이 보다 용이해지는 장점 또한 지니고 있다.The present invention is characterized by improving the strength and fracture toughness by adjusting the mixing ratio of alumina and zirconia to solve this problem. Due to the improved strength and fracture toughness, there is an effect that the replacement cycle of the capillary is prolonged because it is not broken even by repeatedly applied force during bonding. In addition, the capillary having the above-described blending ratio lowers the hardness, resulting in an increase in machinability, which also has the advantage of making it easier to precisely process the miniaturized capillary.

상기 장점을 충분히 발현하기 위해서는 전술한 배합비로 알루미나와 지르코니아를 혼합할 것이 필요한데, 만약 지르코니아의 함량이 상기 범위 미만이면 캐필러리의 강도가 낮아질 뿐만 아니라 제품의 가공성도 저하되어 미세 정밀가공이 용이하지 않은 단점이 있다. 반대로 지르코니아의 함량이 상기 범위를 초과하면 캐필러리의 내마모성이 저하되어 수명이 단축되고 그 결과 자주 교체해야 하는 문제점이 있다.In order to sufficiently express the above advantages, it is necessary to mix alumina and zirconia at the above-described blending ratio.If the content of zirconia is less than the above range, not only the strength of the capillary decreases, but also the workability of the product decreases, making it difficult to perform fine precision processing. There are drawbacks. Conversely, when the content of zirconia exceeds the above range, the wear resistance of the capillary decreases, thereby shortening the lifespan, and as a result, there is a problem that frequent replacement is required.

강도 및 파괴인성의 향상을 위해서는 알루미나와 지르코니아의 배합비 외에도 각 입자의 평균입경도 중요하다. 본 발명에서 알루미나의 평균입경은 0.1 내지 0.6 ㎛, 바람직하게는 0.2 내지 0.5 ㎛, 보다 바람직하게는 0.2 내지 0.4 ㎛인 것이 바람직한데, 만약 평균입경이 상기 범위 미만이면 캐필러리 성형에 많은 압력이 요구되며 압력성형시 변형 전 형태로 되돌아오려는 스프링백 현상으로 인해 깨짐이 발생된다. 반대로 평균입경이 상기 범위를 초과하면 성형밀도를 떨어뜨려 최종 소결 후 물성값이 저하되는 문제점이 있다.In order to improve strength and fracture toughness, in addition to the mixing ratio of alumina and zirconia, the average particle diameter of each particle is also important. In the present invention, the average particle diameter of alumina is preferably 0.1 to 0.6 μm, preferably 0.2 to 0.5 μm, more preferably 0.2 to 0.4 μm. If the average particle diameter is less than the above range, a large amount of pressure is required for capillary molding. It is required, and breakage occurs due to the springback phenomenon that attempts to return to the shape before deformation during pressure molding. On the contrary, when the average particle diameter exceeds the above range, there is a problem in that the molding density is lowered and the physical property value after the final sintering is lowered.

마찬가지로, 지르코니아의 평균입경은 0.1 내지 0.6 ㎛, 바람직하게는 0.2 내지 0.5 ㎛, 보다 바람직하게는 0.2 내지 0.4 ㎛인 것이 바람직한데, 만약 평균입경이 상기 범위 미만이면 습식 볼밀시 분산이 어려워 균일한 혼합물을 제조할 수 없고, 반대로 평균입경이 상기 범위를 초과하면 소결시 완전 치밀화를 위해 지나치게 높은 온도를 필요로 하는 단점이 있다. 그리고, 상기 지르코니아는 부분 안정화된 것일 수 있다.Likewise, the average particle diameter of zirconia is preferably 0.1 to 0.6 µm, preferably 0.2 to 0.5 µm, more preferably 0.2 to 0.4 µm, but if the average particle diameter is less than the above range, dispersion is difficult during wet ball milling and a uniform mixture If the average particle diameter exceeds the above range, on the contrary, there is a disadvantage in that an excessively high temperature is required for complete densification during sintering. In addition, the zirconia may be partially stabilized.

전술한 바와 같이 강도와 파괴인성의 향상에 최적화된 배합비와 평균입경은 불가피하게 경도의 저하를 가져오는데, 이러한 경도 저하는 필연적으로 도 3에 나타낸 바와 같이 마모에 의한 교체주기 단축으로 이어지는 문제점이 있다. 본 발명은 이러한 경도 저하 문제의 해결을 위해 다이아몬드-유사 탄소코팅 (Diamond-like Carbon Coating, DLC 코팅)하는 것을 또 다른 주요한 특징으로 한다. 다이아몬드-유사 탄소는 높은 경도를 갖는 다이아몬드와 유사한 물리적·화학적 특성을 가진 고상 카본 필름의 하나로서, 다이아몬드-유사 탄소코팅은 다이아몬드와 유사한 구조의 탄소막을 형성시켜 표면 경도를 향상시키는 코팅방법이다. 이를 통해 내마모성을 높이고 수명을 연장시킬 수 있다.As described above, the blending ratio and average particle diameter optimized to improve strength and fracture toughness inevitably lead to a decrease in hardness, and this decrease in hardness inevitably leads to a shortened replacement cycle due to wear as shown in FIG. 3. . Another major feature of the present invention is that diamond-like carbon coating (DLC coating) is performed to solve the problem of lowering hardness. Diamond-like carbon is one of the solid carbon films having physical and chemical properties similar to diamond having high hardness, and diamond-like carbon coating is a coating method that improves surface hardness by forming a carbon film having a structure similar to diamond. This can increase wear resistance and extend its life.

상기 다이아몬드-유사 탄소코팅은 특히, 상기 와이어본딩용 캐필러리의 첨단에 다이아몬드상 탄소코팅층이 형성되는 것을 특징으로 한다. 상기 캐필러리의 첨단은 와이어의 본딩이 이루어지는 기판 측 말단을 가리킨다. 이 영역에 단속적으로 힘이 가해지므로 마모가 심하게 발생하며, 이를 방지하기 위해 특히 이 영역에 다이아몬드-유사 탄소코팅이 이루어지는 것이다.The diamond-like carbon coating is particularly characterized in that a diamond-like carbon coating layer is formed on the tip of the wire bonding capillary. The tip of the capillary indicates the end of the substrate side where the wire is bonded. Since a force is intermittently applied to this area, abrasion occurs severely, and in order to prevent this, a diamond-like carbon coating is especially applied to this area.

상기 다이아몬드-유사 탄소코팅은 물리적 코팅법인 PVD(스퍼터링)법과 같이 탄소원자를 코팅하는 방법, 화학적 코팅법인 CVD법과 같이 탄소분자를 코팅하는 방법, 그리고 FCVA법과 같이 탄소이온을 코팅하는 방법 등을 들 수 있다. 본 발명에서는 특히 탄소이온을 코팅하는 방법이 더욱 바람직한데, 탄소이온 코팅시 수소 등 다른 이온의 혼입이 효율적으로 억제되어 탄소이온만 캐필러리에 코팅시킬 확률이 증가하기 때문이다. 이는 sp2의 비율을 낮추고 sp3의 비율을 높여 전체적으로 코팅막의 더 많은 영역에서 다이아몬드와 유사한 구조를 띠게 한다. 상기 탄소이온은 예컨대 FCVA (Filter Cathode Vacuum Arc)법과 같이 진공 하에서 아크 방전에 의해 형성될 수 있는데, 이 경우 다이아몬드와 구조가 같은 sp3 성분이 70% 이상 차지하여 높은 경도값을 달성할 수 있다.The diamond-like carbon coating includes a method of coating carbon atoms such as PVD (sputtering) method, a physical coating method, a method of coating carbon molecules such as CVD method, a chemical coating method, and a method of coating carbon ions such as FCVA method. . In the present invention, a method of coating carbon ions is particularly preferred, because incorporation of other ions such as hydrogen is effectively suppressed during carbon ions coating, thereby increasing the probability of coating only carbon ions on the capillary. This lowers the proportion of sp 2 and increases the proportion of sp 3 , resulting in a diamond-like structure in more areas of the coating as a whole. The carbon ions may be formed by arc discharge under vacuum such as, for example, FCVA (Filter Cathode Vacuum Arc) method. In this case, sp 3 components having the same structure as diamond occupy 70% or more, thereby achieving a high hardness value.

나아가, 상기 탄소이온은 X-벤드(bend) 필터를 통과시켜 코팅품질을 저하시키는 마이크로 파티클을 최소화하는 것이 더욱 바람직하다. 그리고, 상기 FCVA법은 상온에서 저속으로 코팅이 이루어져 박막의 손상이 저감되고, 입사 에너지가 높아 밀착력이 우수하다. 또한, 이온코팅으로 인해 표면 거칠기가 낮고 박막 균일도와 재현성이 높은 장점이 있다Furthermore, it is more preferable that the carbon ions pass through an X-bend filter to minimize microparticles that degrade coating quality. In addition, in the FCVA method, the coating is performed at low speed at room temperature to reduce damage to the thin film, and high incidence energy provides excellent adhesion. In addition, due to the ion coating, the surface roughness is low, and thin film uniformity and reproducibility are high.

또한 FCVA법에 의해 형성된 다이아몬드-유사 탄소코팅층은 합성온도가 낮고, 표면이 평활하여 물성의 제어가 용이하다는 장점을 가지고 있다. 그리고, 마찰계수가 매우 낮아서 내소착성과 화학적 안정성이 우수하다. 또한 내마모성 및 내구성이 우수하다. 따라서 본 발명의 제조 방법에 따라 표면에 다이아몬드-유사 탄소코팅층이 형성된 와이어본딩 공정 수행 시 캐필러리 불량에 의한 교환 주기가 연장된다.In addition, the diamond-like carbon coating layer formed by the FCVA method has the advantage that the synthesis temperature is low and the surface is smooth, so that it is easy to control physical properties. And, the coefficient of friction is very low, so it has excellent adhesion resistance and chemical stability. In addition, it has excellent wear resistance and durability. Accordingly, when performing the wire bonding process in which the diamond-like carbon coating layer is formed on the surface according to the manufacturing method of the present invention, the exchange period due to capillary defects is extended.

본 발명에서 상기 DLC 코팅층은 단일층일 수도 있으나, 일단 캐필러리에 경도가 낮은 응력완화층을 먼저 형성한 후 그 위에 고경도층을 형성하는 것이 더욱 바람직하다. 이렇게 이중층을 형성하면 응착력이 높아져 DLC 코팅층의 박리가 방지된다. 특히, DLC 코팅층의 경도가 높을수록 도 4에 나타낸 바와 같이 쉽게 박리가 이루어지는 문제점이 있었는데, 이중층 도입으로 인해 이 문제가 해결되어 결과적으로 캐필러리의 높은 경도 및 높은 내마모성을 구현할 수 있게 된 점이 본 발명의 주요한 특징이다.In the present invention, the DLC coating layer may be a single layer, but it is more preferable to first form a stress relief layer having low hardness on the capillary and then form a high hardness layer thereon. When the double layer is formed in this way, the adhesion is increased to prevent peeling of the DLC coating layer. In particular, as the hardness of the DLC coating layer was higher, there was a problem that peeling was easily performed as shown in FIG. 4, but this problem was solved due to the introduction of the double layer, and as a result, high hardness and high wear resistance of the capillary could be realized. It is the main characteristic of

구체적으로, 상기 고경도층의 경도는 2400 내지 2800 HV, 바람직하게는 2400 내지 2700 HV, 보다 바람직하게는 2400 내지 2600 HV일 수 있는데, 상기 범위 이내일 때 박리를 방지하면서도 충분한 경도와 내마모성을 발휘할 수 있다.Specifically, the hardness of the high-hardness layer may be 2400 to 2800 HV, preferably 2400 to 2700 HV, more preferably 2400 to 2600 HV, and when it is within the above range, sufficient hardness and wear resistance can be exhibited while preventing peeling. I can.

그리고, 상기 응력완화층의 경도는 2100 내지 2350 HV, 바람직하게는 2150 내지 2300 HV, 보다 바람직하게는 2200 내지 2300 HV일 수 있는데, 상기 범위 이내일 때 전술한 응착력이 발휘되어 박리가 방지되는 효과가 있다.In addition, the hardness of the stress relief layer may be 2100 to 2350 HV, preferably 2150 to 2300 HV, more preferably 2200 to 2300 HV, and when it is within the above range, the above-described adhesive force is exerted to prevent peeling. It works.

상기 고경도층의 두께는 100 내지 200 nm, 바람직하게는 110 내지 180 nm, 보다 바람직하게는 120 내지 160 nm일 수 있는데, 상기 범위 이내일 때 박리나 공정 도중 부러짐을 방지하면서도 충분한 경도와 내마모성을 발휘할 수 있다.The thickness of the high-hardness layer may be 100 to 200 nm, preferably 110 to 180 nm, more preferably 120 to 160 nm, and when it is within the above range, sufficient hardness and abrasion resistance are prevented while preventing peeling or breaking during the process. Can be demonstrated.

상기 응력완화층의 두께는 50 내지 150 nm, 바람직하게는 60 내지 140 nm, 보다 바람직하게는 70 내지 130 nm일 수 있는데, 상기 범위 이내일 때 적절한 잔류응력값을 보여 응력 완화에 의한 박리 방지 효과를 충분히 발현할 수 있다.The thickness of the stress relief layer may be 50 to 150 nm, preferably 60 to 140 nm, and more preferably 70 to 130 nm.When it is within the above range, it shows an appropriate residual stress value to prevent peeling due to stress relaxation. Can be sufficiently expressed.

상기 고경도층은 또한 50 내지 250 V, 바람직하게는 70 내지 200 V, 보다 바람직하게는 80 내지 150 V의 와이어본딩용 캐필러리 펄스전압에 의해 형성될 수 있는데, 상기 범위 이내일 때 전술한 범위의 경도를 구현할 수 있다.The high hardness layer may also be formed by a capillary pulse voltage for wire bonding of 50 to 250 V, preferably 70 to 200 V, more preferably 80 to 150 V, and when it is within the above range, the aforementioned A range of hardness can be achieved.

마찬가지로 상기 응력완화층은 300 내지 800 V, 바람직하게는 320 내지 600 V, 보다 바람직하게는 350 내지 500 V의 와이어본딩용 캐필러리 펄스전압에 의해 형성될 수 있는데, 상기 범위 이내일 때 박리가 방지되고 적절한 경도값을 얻을 수 있다.Likewise, the stress relief layer may be formed by a capillary pulse voltage for wire bonding of 300 to 800 V, preferably 320 to 600 V, and more preferably 350 to 500 V. When it is within the above range, peeling Is avoided and an appropriate hardness value can be obtained.

한편, 본 발명의 와이어본딩용 캐필러리의 제조방법은 먼저 알루미나 45 내지 80 중량%, 바람직하게는 50 내지 70 중량%, 보다 바람직하게는 55 내지 65 중량%, 및 지르코니아 20 내지 55 중량%, 바람직하게는 30 내지 50 중량%, 보다 바람직하게는 35 내지 45 중량%를 혼합하는 혼합물 제조단계로부터 시작된다. 상기 범위로 배합할 때 전술한 바와 같이 최상의 강도 및 파괴인성값을 얻을 수 있다.On the other hand, the manufacturing method of the capillary for wire bonding of the present invention is, first, alumina 45 to 80% by weight, preferably 50 to 70% by weight, more preferably 55 to 65% by weight, and zirconia 20 to 55% by weight, preferably It starts from the step of preparing a mixture of 30 to 50% by weight, more preferably 35 to 45% by weight. When blended in the above range, the best strength and fracture toughness values can be obtained as described above.

이어서 상기 혼합물을 밀링하는 밀링단계를 거치게 되는데, 이 과정을 통해 와이어본딩용 캐필러리 성형체의 치밀화가 극대화되며, 상기 밀링은 예컨대 혼합물을 볼 밀링함으로써 수행된다.Subsequently, a milling step of milling the mixture is performed. Through this process, the densification of the capillary molded body for wire bonding is maximized, and the milling is performed, for example, by ball milling the mixture.

상기 밀링된 혼합물은 압축하여 성형하는 가압성형단계를 거치게 되는데, 이 과정을 통해 적절한 성형밀도를 얻을 수 있어 결과적으로 원하는 기계적 물성을 보장받고, 스프링백 현상의 발생을 막아 성형체에 균열이 초래되는 위험을 방지할 수 있다. The milled mixture is subjected to a pressure molding step of compressing and molding.Through this process, an appropriate molding density can be obtained, as a result, the desired mechanical properties are ensured, and the risk of causing cracks in the molded body by preventing the occurrence of springback. Can be prevented.

상기 가압성형된 성형물은 이어서 600 내지 800 ℃에서 1 내지 3 시간 동안 가열하는 탈지단계를 거치게 되는데, 이 과정을 통해 안정된 1 차적 기계적 물성을 구현하여 추후 진행되는 열간정수압성형시 최적의 기계적 물성을 가질 수 있는 이점이 있다.The pressure-molded molding is then subjected to a degreasing step of heating at 600 to 800° C. for 1 to 3 hours, and through this process, stable primary mechanical properties are implemented to have optimal mechanical properties during hot hydrostatic molding. There is an advantage to be able to.

그 다음 상기 탈지된 성형물을 1400 내지 1700 ℃에서 1 내지 5 시간 동안 가열하는 제 1 열처리단계를 거치게 되는데, 이 과정을 통해 적정 수준의 기계적 물성이 확보되고, 과소결로 인한 탄화의 발생을 방지하며, 생산효율 및 제조단가 측면에서 바람직하게 된다.Then, the degreased molding is subjected to a first heat treatment step of heating at 1400 to 1700°C for 1 to 5 hours, through this process, an appropriate level of mechanical properties is ensured, and carbonization due to oversintering is prevented, It is preferable in terms of production efficiency and manufacturing cost.

상기 제 1 열처리된 성형물을 1300 내지 1500 ℃ 및 1000 내지 1500 kgf/cm2 에서 정수압성형하는 열간정수압성형단계를 거치게 되는데, 이 과정을 통해 성형물의 조직을 치밀하게 하고 성형물 내의 기공결함이 제거된다.The first heat-treated molding is subjected to a hot hydrostatic molding step of hydrostatic molding at 1300 to 1500 °C and 1000 to 1500 kg f /cm 2 , through which the structure of the molded product is made dense and pore defects in the molded product are removed. .

상기 열간정수압성형된 성형물은 그 다음 1100 내지 1300 ℃에서 5 내지 10 시간 동안 가열하는 제 2 열처리한 후, 공랭 등을 통해 냉각시킨다.The hot hydrostatic molding is then subjected to a second heat treatment by heating at 1100 to 1300° C. for 5 to 10 hours, and then cooled through air cooling or the like.

이렇게 냉각된 성형물에 다이아몬드-유사 탄소코팅함으로써 본 발명의 와이어본딩용 캐필러리의 경도를 높일 수 있는데, 상기 DLC 코팅층은 단일층일 수도 있으나 전술한 바와 같이 고경도층 안쪽에 응력완화층을 구비하는 것이 더욱 바람직하다.The hardness of the wire bonding capillary of the present invention can be increased by coating a diamond-like carbon on the cooled molding. The DLC coating layer may be a single layer, but as described above, it is preferable to provide a stress relief layer inside the high hardness layer. More preferable.

이를 위해 상기 냉각된 성형물에 먼저 300 내지 800 V, 바람직하게는 320 내지 600 V, 보다 바람직하게는 350 내지 500 V의 와이어본딩용 캐필러리 펄스전압을 가해, 두께 50 내지 150 nm, 바람직하게는 60 내지 140 nm, 보다 바람직하게는 70 내지 130 nm, 및 경도 2100 내지 2350 HV, 바람직하게는 2150 내지 2300 HV, 보다 바람직하게는 2200 내지 2300 HV의 응력완화층을 형성한다.To this end, a capillary pulse voltage for wire bonding of 300 to 800 V, preferably 320 to 600 V, more preferably 350 to 500 V is first applied to the cooled molding, and a thickness of 50 to 150 nm, preferably A stress relief layer of 60 to 140 nm, more preferably 70 to 130 nm, and hardness 2100 to 2350 HV, preferably 2150 to 2300 HV, more preferably 2200 to 2300 HV is formed.

상기 응력완화층 위에 50 내지 250 V, 바람직하게는 70 내지 200 V, 보다 바람직하게는 80 내지 150 V의 와이어본딩용 캐필러리 펄스전압을 가해, 두께 100 내지 200 nm, 바람직하게는 110 내지 180 nm, 보다 바람직하게는 120 내지 160 nm, 및 경도 2400 내지 2800 HV, 바람직하게는 2400 내지 2700 HV, 보다 바람직하게는 2400 내지 2600 HV의 고경도층을 형성한다.A capillary pulse voltage for wire bonding of 50 to 250 V, preferably 70 to 200 V, more preferably 80 to 150 V is applied on the stress relief layer, and a thickness of 100 to 200 nm, preferably 110 to 180 nm, more preferably 120 to 160 nm, and a hardness of 2400 to 2800 HV, preferably 2400 to 2700 HV, more preferably 2400 to 2600 HV to form a high hardness layer.

이렇게 이중의 DLC 코팅층을 형성함으로써 높은 경도를 발휘하면서도 박리나 부러짐이 발생하지 않는 본 발명의 장점을 충분히 구현할 수 있다.
By forming the double DLC coating layer in this way, it is possible to sufficiently realize the advantages of the present invention in which peeling or breaking does not occur while exhibiting high hardness.

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described.

실시예Example

실시예 1: DLC 코팅된 와이어본딩용 캐필러리Example 1: DLC coated wire bonding capillary

평균입경 0.4 ㎛의 알루미나 (SUMITIMO, 일본) 60 g 및 평균입경 0.3 ㎛의 지르코니아 (TOSOH, 일본) 40 g을 혼합하고, 이를 밀링하였다. 상기 밀링된 혼합물을 가압성형기 (코아정공, 한국)를 이용하여 1 ton의 압력으로 10 초 동안 캐필러리 형태로 가압성형하였다. 상기 성형된 성형물을 700 ℃에서 2 시간 동안 가열하여 탈지하고, 1600 ℃에서 3 시간 동안 가열하여 제 1 열처리한 후, 1400 ℃ 및 1300 kgf/cm2에서 열간정수압성형하였다. 이를 다시 1200 ℃에서 8 시간 동안 가열하여 제 2 열처리하고 공랭한 후, 100 V에서 2000 초 동안 FCVA DLC 코팅시스템 (NANOFILM, 싱가포르)으로 캐필러리의 첨단을 DLC 코팅하여 본 발명의 와이어본딩용 캐필러리를 제작하였다. 상기 캐필러리의 굽힘강도는 1020 MPa, 파괴인성은 5.2 MPa·m1/2, 경도는 2450 HV로 나타났다.60 g of alumina (SUMITIMO, Japan) having an average particle diameter of 0.4 μm and 40 g of zirconia (TOSOH, Japan) having an average particle diameter of 0.3 μm were mixed and milled. The milled mixture was press-molded in a capillary form for 10 seconds at a pressure of 1 ton using a pressure molding machine (Core Precision, Korea). The molded product was degreased by heating at 700° C. for 2 hours, heated at 1600° C. for 3 hours to perform a first heat treatment, and then hot hydrostatic molding at 1400° C. and 1300 kg f /cm 2 . The second heat treatment was performed by heating it again at 1200° C. for 8 hours, followed by air cooling, and then DLC coating the tip of the capillary with an FCVA DLC coating system (NANOFILM, Singapore) at 100 V for 2000 seconds, and the capillary for wire bonding of the present invention Lee was produced. The bending strength of the capillary was 1020 MPa, the fracture toughness was 5.2 MPa·m 1/2 , and the hardness was 2450 HV.

실시예 2: 이중층의 DLC 코팅Example 2: DLC coating of double layers

실시예 1과 동일한 과정을 거치되, FCVA DLC 코팅시스템을 400 V에서 1500 초 동안 코팅한 후, 100 V에서 2000 초 동안 코팅하였다. 이 경우 캐필러리에 접하는 응력완화층의 두께는 104 nm, 상기 응력완화층과 접하는 고경도층의 두께는 139 nm로 나타났다. 본 실시예로 제작한 캐필러리의 경도는 2600 HV, 박막 균일성은 4% 이내, 표면거칠기는 9.7 nm 이하, 마찰계수는 0.0165, 응착력은 HF1 수준을 나타냈으며, 식각공정에 의해 DLC 코팅이 완벽하게 제거되는 것으로 나타났다. 상기 응착력은 도 5에 나타낸 HF 기준에 따라 판단하였다.The same procedure as in Example 1 was followed, but the FCVA DLC coating system was coated at 400 V for 1500 seconds and then at 100 V for 2000 seconds. In this case, the thickness of the stress relief layer in contact with the capillary was 104 nm, and the thickness of the high hardness layer in contact with the stress relief layer was 139 nm. The hardness of the capillary prepared in this example was 2600 HV, the uniformity of the thin film was less than 4%, the surface roughness was 9.7 nm or less, the friction coefficient was 0.0165, and the adhesion was HF1 level, and the DLC coating was perfect by the etching process. Appeared to be removed. The adhesion was determined according to the HF standard shown in FIG. 5.

비교예 1: 알루미나 과다, 지르코니아 과소Comparative Example 1: Excessive alumina and insufficient zirconia

실시예 1과 동일한 과정을 거치되, 알루미나 90 g 및 지르코니아 10 g을 사용하였다. 본 비교예로 제작한 캐필러리의 굽힘강도는 710 MPa, 파괴인성은 3.6 MPa·m1/2, 경도는 1900 HV로 나타났다.The same procedure as in Example 1 was performed, but 90 g of alumina and 10 g of zirconia were used. The bending strength of the capillary prepared in this comparative example was 710 MPa, the fracture toughness was 3.6 MPa·m 1/2 , and the hardness was 1900 HV.

비교예 2: 알루미나 과소, 지르코니아 과다Comparative Example 2: Excessive Alumina and Excessive Zirconia

실시예 1과 동일한 과정을 거치되, 알루미나 20 g 및 지르코니아 80 g을 사용하였다. 본 비교예로 제작한 캐필러리의 굽힘강도는 1370 MPa, 파괴인성은 4.3 MPa·m1/2, 경도는 1000 HV로 나타났다.The same procedure as in Example 1 was performed, but 20 g of alumina and 80 g of zirconia were used. The bending strength of the capillary prepared in this comparative example was 1370 MPa, the fracture toughness was 4.3 MPa·m 1/2 , and the hardness was 1000 HV.

비교예 3: 알루미나 입경 과대Comparative Example 3: Excessive alumina particle size

실시예 1과 동일한 과정을 거치되, 평균입경이 1.0 ㎛인 알루미나를 사용하였다. 본 비교예로 제작한 캐필러리의 굽힘강도는 840 MPa, 파괴인성은 4.5 MPa·m1/2, 경도는 2400 HV로 나타났다.The same procedure as in Example 1 was carried out, but alumina having an average particle diameter of 1.0 μm was used. The bending strength of the capillary prepared in this comparative example was 840 MPa, the fracture toughness was 4.5 MPa·m 1/2 , and the hardness was 2400 HV.

비교예 4: 알루미나 입경 과소Comparative Example 4: Insufficient alumina particle size

실시예 1과 동일한 과정을 거치되, 평균입경이 0.01 ㎛인 알루미나를 사용하였다. 본 비교예로 제작한 캐필러리의 굽힘강도는 910 MPa, 파괴인성은 5.3 MPa·m1/2, 경도는 2450 HV로 나타났다.The same procedure as in Example 1 was performed, but alumina having an average particle diameter of 0.01 μm was used. The bending strength of the capillary prepared in this comparative example was 910 MPa, the fracture toughness was 5.3 MPa·m 1/2 , and the hardness was 2450 HV.

비교예 5: 지르코니아 입경 과대Comparative Example 5: Excessive zirconia particle size

실시예 1과 동일한 과정을 거치되, 평균입경이 1.0 ㎛인 지르코니아를 사용하였다. 본 비교예로 제작한 캐필러리의 굽힘강도는 950 MPa, 파괴인성은 4.3 MPa·m1/2, 경도는 1650 HV로 나타났다.The same procedure as in Example 1 was performed, but zirconia having an average particle diameter of 1.0 μm was used. The bending strength of the capillary prepared in this comparative example was 950 MPa, the fracture toughness was 4.3 MPa·m 1/2 , and the hardness was 1650 HV.

비교예 6: 지르코니아 입경 과소Comparative Example 6: Insufficient zirconia particle size

실시예 1과 동일한 과정을 거치되, 평균입경이 0.01 ㎛인 지르코니아를 사용하였다. 본 비교예로 제작한 캐필러리의 굽힘강도는 1260 MPa, 파괴인성은 6 MPa·m1/2, 경도는 1600 HV로 나타났다.The same procedure as in Example 1 was performed, but zirconia having an average particle diameter of 0.01 μm was used. The bending strength of the capillary prepared in this comparative example was 1260 MPa, the fracture toughness was 6 MPa·m 1/2 , and the hardness was 1600 HV.

제조예 1: 고경도층의 두께 과대Preparation Example 1: Excessive Thickness of High Hardness Layer

실시예 2과 동일한 과정을 거치되, FCVA DLC 코팅시스템의 운전조건을 400 V에서 1500 초 동안 코팅한 후, 100 V에서 3000 초 동안 코팅하였다. 본 제조예로 제작한 캐필러리의 경도는 2350 HV이었으나, 도 5에 따른 응착력이 HF4 수준으로 감소했다.The same procedure as in Example 2 was followed, but the operating conditions of the FCVA DLC coating system were coated at 400 V for 1500 seconds, followed by coating at 100 V for 3000 seconds. The hardness of the capillary prepared in this preparation example was 2350 HV, but the adhesion according to FIG. 5 was reduced to the level of HF4.

제조예 2: 고경도층의 두께 과소Preparation Example 2: Insufficient Thickness of High Hardness Layer

실시예 2과 동일한 과정을 거치되, FCVA DLC 코팅시스템의 운전조건을 400 V에서 1500 초 동안 코팅한 후, 100 V에서 500 초 동안 코팅하였다. 본 제조예로 제작한 캐필러리의 경도는 2300 HV로 낮고, 무엇보다 고경도층으로서의 기능을 수행하기에는 고경도층의 두께가 지나치게 얇은 것으로 나타났다.The same procedure as in Example 2 was performed, but the operating conditions of the FCVA DLC coating system were coated at 400 V for 1500 seconds, and then at 100 V for 500 seconds. The hardness of the capillary prepared in this preparation example was as low as 2300 HV, and above all, it was found that the thickness of the high-hardness layer was too thin to function as a high-hardness layer.

제조예 3: 응력완화층의 두께 과대Preparation Example 3: Excessive thickness of stress relief layer

실시예 2과 동일한 과정을 거치되, FCVA DLC 코팅시스템의 운전조건을 400 V에서 2500 초 동안 코팅한 후, 100 V에서 2000 초 동안 코팅하였다. 본 제조예로 제작한 캐필러리의 경도는 2100 HV이고, 도 5에 따른 응착력이 HF3 수준으로 감소했다.The same procedure as in Example 2 was followed, but the operating conditions of the FCVA DLC coating system were coated at 400 V for 2500 seconds, followed by coating at 100 V for 2000 seconds. The hardness of the capillary prepared in this preparation example was 2100 HV, and the adhesion according to FIG. 5 was reduced to the level of HF3.

제조예 4: 응력완화층의 두께 과소Preparation Example 4: Insufficient thickness of the stress relief layer

실시예 2과 동일한 과정을 거치되, FCVA DLC 코팅시스템의 운전조건을 400 V에서 500 초 동안 코팅한 후, 100 V에서 2000 초 동안 코팅하였다. 본 제조예로 제작한 캐필러리의 경도는 2050 HV로 낮고, 무엇보다 응력완화층으로서의 기능을 수행하기에는 응력완화층의 두께가 지나치게 얇아 균일한 층을 형성하지 못하는 것으로 나타났다.The same procedure as in Example 2 was followed, but the operating conditions of the FCVA DLC coating system were coated at 400 V for 500 seconds, followed by coating at 100 V for 2000 seconds. The hardness of the capillary prepared in this preparation example was as low as 2050 HV, and above all, it was found that the thickness of the stress relief layer was too thin to perform the function as a stress relief layer, so that a uniform layer could not be formed.

제조예 5: 고경도층의 전압 과대Preparation Example 5: Excessive Voltage of High Hardness Layer

실시예 2과 동일한 과정을 거치되, FCVA DLC 코팅시스템의 운전조건을 400 V에서 1500 초 동안 코팅한 후, 350 V에서 2000 초 동안 코팅하였다. 본 제조예로 제작한 캐필러리의 경도는 2250 HV로 낮고, 고경도층의 최적 증착조건에서 벗어나 도 5에 따른 응착력이 HF3 수준으로 감소했다.The same procedure as in Example 2 was performed, but the operating conditions of the FCVA DLC coating system were coated at 400 V for 1500 seconds, and then at 350 V for 2000 seconds. The hardness of the capillary prepared in this preparation example was as low as 2250 HV, and the adhesion according to FIG. 5 was reduced to the level of HF3 out of the optimum deposition conditions for the high hardness layer.

제조예 6: 고경도층의 전압 과소Preparation Example 6: Insufficient Voltage of High Hardness Layer

실시예 2과 동일한 과정을 거치되, FCVA DLC 코팅시스템의 운전조건을 400 V에서 1500 초 동안 코팅한 후, 10 V에서 2000 초 동안 코팅하였다. 본 제조예로 제작한 캐필러리의 경도는 2200 HV로 낮고, 고경도층의 최적 증착조건에서 벗어나 도 5에 따른 응착력이 HF3 수준으로 감소했다.The same procedure as in Example 2 was followed, but the operating conditions of the FCVA DLC coating system were coated at 400 V for 1500 seconds, followed by coating at 10 V for 2000 seconds. The hardness of the capillary prepared in this preparation example was as low as 2200 HV, and the adhesion according to FIG. 5 was reduced to the level of HF3 out of the optimum deposition conditions for the high-hardness layer.

제조예 7: 응력완화층의 전압 과대Preparation Example 7: Excessive voltage of stress relief layer

실시예 2과 동일한 과정을 거치되, FCVA DLC 코팅시스템의 운전조건을 950 V에서 1500 초 동안 코팅한 후, 100 V에서 2000 초 동안 코팅하였다. 본 제조예로 제작한 캐필러리의 경도는 2000 HV로 낮고, 응력완화층의 최적 증착조건에서 벗어나 도 5에 따른 응착력이 HF3 수준으로 감소했다.The same procedure as in Example 2 was followed, but the operating conditions of the FCVA DLC coating system were coated at 950 V for 1500 seconds, and then at 100 V for 2000 seconds. The hardness of the capillary prepared in this preparation example was as low as 2000 HV, and the adhesive force according to FIG. 5 was reduced to the level of HF3 out of the optimum deposition condition of the stress relief layer.

제조예 8: 응력완화층의 전압 과소Preparation Example 8: Insufficient Voltage of Stress Relief Layer

실시예 2과 동일한 과정을 거치되, FCVA DLC 코팅시스템의 운전조건을 150 V에서 1500 초 동안 코팅한 후, 100 V에서 2000 초 동안 코팅하였다. 본 제조예로 제작한 캐필러리의 경도는 1950 HV로 낮고, 응력완화층의 최적 증착조건에서 벗어나 도 5에 따른 응착력이 HF4 수준으로 감소했다.
The same procedure as in Example 2 was followed, but the operating conditions of the FCVA DLC coating system were coated at 150 V for 1500 seconds, followed by coating at 100 V for 2000 seconds. The hardness of the capillary prepared in this preparation example was as low as 1950 HV, and the adhesion force according to FIG. 5 was reduced to the level of HF4, out of the optimum deposition conditions of the stress relief layer.

Claims (7)

와이어본딩용 캐필러리로서,
알루미나 55 내지 65 중량% 및
지르코니아 35 내지 45 중량%
를 포함하고,
상기 와이어본딩용 캐필러리는 그 첨단에 다이아몬드-유사 sp3 구조의 탄소코팅 (Diamond-like Carbon Coating, DLC 코팅)층이 형성되고,
상기 다이아몬드-유사 sp3 구조의 탄소코팅층은 탄소이온을 코팅하여 형성되고,
상기 다이아몬드-유사 sp3 구조의 탄소코팅층은 와이어본딩용 캐필러리 측의 응력완화층 및 반대측의 고경도층을 포함하고,
상기 응력완화층의 두께는 50 내지 150 nm이고,
상기 고경도층의 두께는 100 내지 200 nm이고,
상기 고경도층의 경도는 2400 내지 2800 HV이고,
상기 응력완화층의 경도는 2100 내지 2350 HV인, 와이어본딩용 캐필러리.
As a capillary for wire bonding,
55 to 65% by weight of alumina and
Zirconia 35 to 45% by weight
Including,
The wire bonding capillary has a diamond-like sp 3 structure carbon coating (Diamond-like Carbon Coating, DLC coating) layer formed at its tip,
The diamond-like sp 3 structure of the carbon coating layer is formed by coating carbon ions,
The diamond-like sp 3 structure of the carbon coating layer includes a stress relief layer on the side of the capillary for wire bonding and a high hardness layer on the opposite side,
The thickness of the stress relief layer is 50 to 150 nm,
The thickness of the high hardness layer is 100 to 200 nm,
The hardness of the high hardness layer is 2400 to 2800 HV,
The hardness of the stress relief layer is 2100 to 2350 HV, wire bonding capillary.
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 알루미나의 평균입경은 0.1 내지 0.6 ㎛인 것을 특징으로 하는, 와이어본딩용 캐필러리.
The method according to claim 1,
The average particle diameter of the alumina is 0.1 to 0.6 ㎛, characterized in that, wire bonding capillary.
청구항 1에 있어서,
상기 지르코니아의 평균입경은 0.1 내지 0.6 ㎛인 것을 특징으로 하는, 와이어본딩용 캐필러리.
The method according to claim 1,
The average particle diameter of the zirconia is 0.1 to 0.6 ㎛, characterized in that, wire bonding capillary.
청구항 1에 있어서,
상기 지르코니아는 부분 안정화된 것을 특징으로 하는, 와이어본딩용 캐필러리.
The method according to claim 1,
The zirconia is characterized in that the partially stabilized, wire bonding capillary.
삭제delete (A) 알루미나 55 내지 65 중량% 및 지르코니아 35 내지 45 중량%를 혼합하는 혼합물 제조단계;
(B) 상기 혼합물을 밀링하는 밀링단계;
(C) 상기 밀링된 혼합물을 압축하여 성형하는 가압성형단계;
(D) 상기 가압성형된 성형물을 600 내지 800 ℃에서 1 내지 3 시간 동안 가열하는 탈지단계;
(E) 상기 탈지된 성형물을 1400 내지 1700 ℃에서 1 내지 5 시간 동안 가열하는 제 1 열처리단계;
(F) 상기 제 1 열처리된 성형물을 1300 내지 1500 ℃ 및 1000 내지 1500 kgf/cm2 에서 정수압성형하는 열간정수압성형단계;
(G) 상기 열간정수압성형된 성형물을 1100 내지 1300 ℃에서 5 내지 10 시간 동안 가열하는 제 2 열처리단계;
(H) 상기 제 2 열처리된 성형물을 공랭하는 냉각단계; 및
(I) 상기 냉각된 성형물에 다이아몬드-유사 탄소코팅하는 코팅단계를 포함하고,
상기 코팅단계는 탄소이온을 코팅하여 다이아몬드-유사 sp3 구조의 탄소코팅층이 형성되고,
상기 코팅단계는 상기 냉각된 성형물에 두께 50 내지 150 nm의 응력완화층을 코팅하고, 그 위에 두께 100 내지 200 nm의 고경도층을 코팅하고,
상기 고경도층의 경도는 2400 내지 2800 HV이고,
상기 응력완화층의 경도는 2100 내지 2350 HV인 것을 특징으로 하는, 와이어본딩용 캐필러리의 제조방법.
(A) a mixture preparation step of mixing 55 to 65% by weight of alumina and 35 to 45% by weight of zirconia;
(B) a milling step of milling the mixture;
(C) a pressure molding step of compressing and molding the milled mixture;
(D) a degreasing step of heating the press-molded molding at 600 to 800° C. for 1 to 3 hours;
(E) a first heat treatment step of heating the degreased molding at 1400 to 1700° C. for 1 to 5 hours;
(F) a hot hydrostatic molding step of hydrostatic molding the first heat-treated molding at 1300 to 1500 °C and 1000 to 1500 kg f /cm 2 ;
(G) a second heat treatment step of heating the hot hydrostatic molded product at 1100 to 1300° C. for 5 to 10 hours;
(H) a cooling step of air-cooling the second heat-treated molding; And
(I) a coating step of coating diamond-like carbon on the cooled molding,
In the coating step, a carbon coating layer having a diamond-like sp 3 structure is formed by coating carbon ions,
In the coating step, a stress relief layer having a thickness of 50 to 150 nm is coated on the cooled molding, and a high hardness layer having a thickness of 100 to 200 nm is coated thereon,
The hardness of the high hardness layer is 2400 to 2800 HV,
The hardness of the stress relief layer is 2100 to 2350 HV, characterized in that the manufacturing method of the capillary for wire bonding.
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