KR20100132300A - Bonding tool and manufacturing method thereof - Google Patents

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KR20100132300A
KR20100132300A KR1020090051049A KR20090051049A KR20100132300A KR 20100132300 A KR20100132300 A KR 20100132300A KR 1020090051049 A KR1020090051049 A KR 1020090051049A KR 20090051049 A KR20090051049 A KR 20090051049A KR 20100132300 A KR20100132300 A KR 20100132300A
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bonding tool
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채기웅
류제원
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프리시젼다이아몬드 주식회사
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Abstract

PURPOSE: A bonding tool and a method for manufacturing the same are provided to improve the flatness of the bonding tool by preventing a recessing phenomenon due to the thermal expansion coefficient difference of tip-end materials. CONSTITUTION: A hole(5) is formed in a shank part(10). A heating element is mounted in the hole. A tip-end part(20) is composed of a board(23), a first diamond film(21), and a second diamond film(22). The first diamond film is deposited on one side of the board. The second diamond film is deposited on another side of the board. The board is composed of a sintered body based on one of SiC, Si_3N, AlN, and c-BN.

Description

본딩 툴 및 그 제조 방법{BONDING TOOL AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}Bonding tool and its manufacturing method {BONDING TOOL AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 본딩 툴 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 고온에서 발생하는 선단부의 오목 현상을 방지하여 평탄도가 향상될 수 있는 본딩 툴 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a bonding tool and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a bonding tool and a method of manufacturing the same that can improve the flatness by preventing the concave phenomenon of the tip portion generated at a high temperature.

일반적으로, 반도체 소자를 제조할 때 반도체 소자의 전극들과 외부 배선과의 전기적 접속을 위해 본딩 와이어(bonding wire)를 연결하여야 하는데, 이러한 본딩 와이어는 고온의 온도에서 극히 평탄한 면을 가지는 공구로 압착되어 진다. 이 때, 압착에 사용되는 공구가 본딩 툴(bonding tool)인데, 상세하게는 이러한 공정이 패턴이 형성된 필름 캐리어에 의해 일괄적으로 진행되므로 TAB (Tape Automated Bonding) 방식이라 불리우고 이 본딩 툴을 다르게는 TAB 툴이라고도 한다.In general, when fabricating a semiconductor device, a bonding wire must be connected for electrical connection between the electrodes of the semiconductor device and an external wiring, which is crimped with a tool having an extremely flat surface at a high temperature. It is done. At this time, the tool used for the crimping is a bonding tool. In detail, the process is performed in a batch by a patterned film carrier, which is called a tape automated bonding (TAB) method. Also known as the TAB tool.

종래 본딩 툴(101)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 샹크부(shank part, 110)와, 샹크부(110)의 단부에 마련된 선단부(120)로 구성된다. As illustrated in FIG. 1, the conventional bonding tool 101 includes a shank part 110 and a tip part 120 provided at an end of the shank part 110.

샹크부(110)에는 선단부(120)에 대략 500℃ 정도의 고온의 열을 전달하기 위한 발열체가 장착되는 홀(105)이 마련되어 있다. The shank portion 110 is provided with a hole 105 in which a heating element for transferring high temperature heat of about 500 ° C. to the tip portion 120 is mounted.

선단부(120)는 반도체의 전극들과 외부 배선을 연결해주는 본딩 와이어를 압착해주는 곳으로서, 내마모 특성이 우수하여야 하며 고온에서 온도의 균일성이 유지되어야 하고, 무엇보다도 작동 온도에서 우수한 평탄도(flatness)를 가져야 하는 부분이다. The tip portion 120 is a place where the bonding wires connecting the electrodes of the semiconductor and the external wiring are crimped, and the wear resistance should be excellent, the temperature uniformity should be maintained at a high temperature, and above all, the flatness at the operating temperature ( flatness).

이 때, 선단부(120)는 SiC, Si3N4, 입방정질화붕소(c-BN) 중 어느 하나로 구성된 기판(123)과, 기판(123)에 증착 형성된 다이아몬드 막(122)으로 구성된다. At this time, the tip portion 120 is composed of a substrate 123 composed of any one of SiC, Si 3 N 4 , and cubic boron nitride (c-BN), and a diamond film 122 deposited on the substrate 123.

다이아몬드 막(122)에는 평탄도가 1 ~ 2㎛ 이어야 하고, 전 영역에 걸쳐 온도의 편차가 약 5℃ 이내인 압착면(122a)이 형성되어 있다. 즉, 본딩 와이어와 반도체 소자의 전극의 두께가 수 ㎛에 지나지 않으므로 이들을 동시에 전 영역에서 압착하여 연결시켜 주기 위해서는 선단부(120)의 전 영역에서 1 ~ 2㎛ 이내의 평탄도가 유지되어야 하는 것이다. The diamond film 122 has a flatness of 1 to 2 占 퐉 and a pressing surface 122a having a temperature variation of about 5 ° C or less over the entire region. That is, since the thickness of the bonding wire and the electrode of the semiconductor device is only a few μm, the flatness within 1 to 2 μm must be maintained in the entire area of the tip portion 120 in order to simultaneously compress and connect them in the entire area.

그런데 이러한 평탄도를 구현하는 것이 본딩 툴(101)의 작동온도가 약 500℃의 고온이라는 것에 의해 매우 어렵기 때문에, 본딩 툴(101)의 신뢰성 확보와 양산화에 큰 장애요인으로 작용하고 있다. 그 이유를 살펴보면 다음과 같다. However, since the operation temperature of the bonding tool 101 is very difficult due to the high temperature of about 500 ° C., the flatness is a major obstacle to securing the reliability and mass production of the bonding tool 101. The reason for this is as follows.

SiC 또는 Si3N4 등의 기판(123)과 다이아몬드 막(122)은 서로 다른 이종 물질간의 접합이라는 특성으로 인해 열팽창계수의 차이가 존재한다. 또한, SiC 등의 기판(123)에 증착된 다이아몬드 막(122)은 우선 압착면(122a)의 거칠기가 작은 것이 바람직하므로, 압착면(122a)의 거칠기를 작게 하고 평탄도 유지를 위해 경면의 연마공정이 필수적으로 행해진다. 그런데 경면 연마에 의해 1㎛ 이내의 평탄도로 만들어진 선단부(120)는 실제 작동하는 약 500℃의 고온으로 승온 시키게 되면, 두 재료간의 열팽창 계수의 차이로 인하여 그 평탄도가 수 ㎛ 로 커지게 된다. The substrate 123 and the diamond film 122, such as SiC or Si 3 N 4 , have a difference in coefficient of thermal expansion due to a property of bonding between different dissimilar materials. In addition, the diamond film 122 deposited on the substrate 123 such as SiC preferably has a small roughness of the crimping surface 122a, so that the roughness of the crimping surface 122a is reduced and mirror polishing is performed to maintain flatness. The process is necessarily performed. However, when the front end portion 120, which is made of flatness within 1 μm by mirror polishing, is heated to a high temperature of about 500 ° C., the flatness is increased to several μm due to the difference in thermal expansion coefficient between the two materials.

즉, 다이아몬드 막(122)은 약 1 x 10-6/℃의 열평창 계수를 갖는 반면, SiC나 Si3N4 등은 3 ~ 5 x 10-6/℃의 열팽창계수를 가지고 있어, 고온에서 선단부(120)를 구성하는 기판(123)이 다이아몬드 막(122) 보다 더 큰 열팽창 계수로 인해 팽창하여 결론적으로 압착면(122a)이 도 2와 같이 오목해 지는 현상이 나타나게 된다. That is, the diamond film 122 has a thermal expansion coefficient of about 1 × 10 −6 / ° C., while SiC, Si 3 N 4 , and the like have a thermal expansion coefficient of 3 to 5 × 10 −6 / ° C. The substrate 123 constituting the tip portion 120 expands due to a larger coefficient of thermal expansion than the diamond film 122, and consequently, the pressing surface 122a becomes concave as shown in FIG. 2.

이와 같이, 선단부(120)가 오목한 상태로 반도체 소자의 전극들과 본딩 와이어를 연결하기 위해 압착 공정(본딩 공정)을 하는 경우 반도체 소자의 중앙 부위에서 접촉 불량이 발생하는 문제점이 있다. 실제적으로 두 재료(122, 123)의 열팽창 계수는 매우 작은 차이를 보이고 있으며, 그 오목 현상 역시 수 ㎛ 이내로 극히 작은 변화이나, 생산 제품이 모두 불량품이 되는 지대한 영향을 미치게 된다. As described above, when a crimping process (bonding process) is performed to connect the electrodes and the bonding wires of the semiconductor device while the tip portion 120 is concave, contact failure may occur at the central portion of the semiconductor device. Actually, the coefficients of thermal expansion of the two materials 122 and 123 show a very small difference, and the concave phenomenon also has a very small change within several micrometers, but has a profound effect that all the products are defective.

이에, 상기와 같은 선단부(120)의 오목 현상을 극복하기 위해 각 본딩 툴 제작업체들은 기술적 know-how로 그 공정을 공개하고 있지 않으나, 기술 자료를 검토하면 본딩 툴(101)의 작동 온도인 500℃에서 다시 한번 본딩 툴(101)의 선단부(120)의 다이아몬드 막(122)을 경면 연마하는 것으로 알려져 있다. 그러나, 500℃의 고온에서 수 ㎜의 크기를 가지고 있으며 100%의 다이아몬드 특성을 가지고 있는 다이아몬드 막(122)을 1 ㎛ 이내의 평탄도를 가지도록 경면 연마한다는 것은 거의 불가능하며, 다이아몬드 막(122)을 경면 연마하기 위한 다이아몬드 휠 등이 이러한 고온에서 올바르게 작동하는 것 역시 거의 불가능하다. 따라서 이러한 공정상 의 어려움으로 인해 완성된 본딩 툴(101)에서도 오목 현상에 의해 많은 불량이 발생하고 있는 실정이며, 본딩 툴(101)의 신뢰성 확보와 양산화에 매우 큰 장애요인이 되고 있다. Thus, in order to overcome the concave phenomenon of the tip portion 120 as described above, each bonding tool manufacturer does not disclose the process as a technical know-how, but if you review the technical data, the operating temperature of the bonding tool 101 is 500 It is known that the diamond film 122 of the tip portion 120 of the bonding tool 101 is mirror polished once again at < RTI ID = 0.0 > However, it is almost impossible to mirror polish the diamond film 122 having a size of a few mm at a high temperature of 500 ° C. and a diamond property of 100% to have a flatness within 1 μm, and the diamond film 122 It is also almost impossible for a diamond wheel or the like for mirror polishing to operate correctly at such a high temperature. Therefore, due to such difficulties in the process, even in the completed bonding tool 101, many defects are generated due to the concave phenomenon, which is a very big obstacle in securing reliability and mass production of the bonding tool 101.

따라서, 본 발명의 목적은 고온에서 발생하는 선단부의 오목 현상을 방지하여 평탄도가 향상될 뿐만 아니라, 열분포의 균일성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 본딩 툴 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a bonding tool and a method of manufacturing the same, which can improve the uniformity and reliability of the heat distribution as well as improve the flatness by preventing the concave of the tip portion occurring at a high temperature.

상기 목적은 본 발명의 반도체 소자의 전극과 본딩 와이어(bonding wire)를 연결하는데 사용되는 본딩 툴(bonding tool)에 있어서, 샹크부와; 상기 샹크부에 결합되며, 기판과, 상기 기판의 일측면에 기상화학합성법으로 증착된 제1 다이아몬드 막과, 상기 기판의 타측면에 기상화학합성법으로 증착되며 압착면이 형성된 제2 다이아몬드 막으로 이루어진 선단부에 의해 달성된다.The above object is a bonding tool (bonding tool) used to connect the bonding wire (bonding wire) and the electrode of the semiconductor device of the present invention, the shank portion; The first diamond film is bonded to the shank portion, the first diamond film deposited on one side of the substrate by a vapor phase chemical synthesis method, and the second diamond film deposited on the other side of the substrate by a vapor phase chemical synthesis method and formed on a compressed surface. Achieved by the tip.

여기서, 상기 기판은 SiC, Si3N4, AlN, c-BN 중 어느 한 종류를 주성분으로 하는 소결체인 것이 바람직하다.Here, the substrate is preferably a sintered body mainly composed of SiC, Si 3 N 4, AlN, c-BN which one kind of.

또한, 상기 압착면은 0㎛ ~ 1㎛ 이내의 평탄도를 가지도록 경면 연마되는 것이 좋다.In addition, the pressing surface is preferably mirror polished to have a flatness within 0㎛ ~ 1㎛.

한편, 상기 목적은 본 발명의 본딩 툴의 제조 방법에 따라, (a) 전처리 과정을 거친 기판을 준비하는 단계와; (b) 상기 기판을 열필라멘트 기상화학증착장치에 장입하여 상기 기판의 타측면에 제2 다이아몬드 막을 증착하는 단계와; (c) (b)단계를 통해 상기 제2 다이아몬드 막이 증착된 상기 기판을 전처리하는 단계와; (d) (c)단계를 거친 상기 기판을 열필라멘트 기상화학증착장치에 장입하여 상기 기판의 일측면에 제1 다이아몬드 막을 증착하는 단계와; (e) 상기 제1 다이아몬드 막을 거칠게 연마하고, 압착면이 형성되도록 상기 제2 다이아몬드 막을 경면 연마하는 단계와; (f) 상기 제1 다이아몬드 막을 샹크부에 압착 용접하는 단계에 의해 달성된다. On the other hand, the object is in accordance with the manufacturing method of the bonding tool of the present invention, (a) preparing a substrate subjected to a pre-treatment process; (b) charging the substrate into a hot filament vapor deposition apparatus to deposit a second diamond film on the other side of the substrate; (c) pretreating the substrate on which the second diamond film is deposited through step (b); (d) depositing the first diamond film on one side of the substrate by charging the substrate subjected to step (c) to a hot filament vapor deposition apparatus; (e) roughly polishing the first diamond film, and mirror polishing the second diamond film to form a pressed surface; (f) press welding the first diamond film to the shank portion.

이 때, 상기 압착면은 0㎛ ~ 1㎛ 이내의 평탄도를 가지도록 경면 연마되는 것이 바람직하다. At this time, the pressing surface is preferably mirror polished to have a flatness within 0㎛ ~ 1㎛.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 기판의 양쪽면에 모두 다이아몬드 막을 증착함으로써, 선단부를 구성하는 재료간의 열팽창 계수 차이에 의해 발생하는 오목 현상을 매우 효과적으로 방지할 수 있으므로, 평탄도가 개선될 수 있는 본딩 툴 및 그 제조방법이 제공된다. As described above, according to the present invention, by depositing a diamond film on both sides of the substrate, it is possible to effectively prevent the concave phenomenon caused by the difference in thermal expansion coefficient between the materials constituting the tip portion, it is possible to improve the flatness A bonding tool and a method of manufacturing the same are provided.

또한, 종래와 달리 고온에서의 경면연마와 같은 고온 후처리공정을 생략할 수 있으므로, 본딩 툴의 신뢰성 확보와 함께 온도의 균일성도 대폭 향상시킬 수 있다. In addition, unlike the related art, since a high temperature post-treatment process such as mirror polishing at high temperature can be omitted, the uniformity of the temperature can be greatly improved along with securing the reliability of the bonding tool.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 본딩 툴(1)은 반도체 소자의 전극과 본딩 와이어(bonding wire)를 연결하는데 사용되는 장치로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 크게 샹크부(shank part, 10)와, 샹크부(10)의 단부에 마련된 선단부(20)로 구성된다. Bonding tool 1 according to the present invention is a device used to connect the bonding wire (bonding wire) and the electrode of the semiconductor device, as shown in Figure 3, the shank part (shank part) 10 and the shank part It consists of the tip part 20 provided in the edge part of (10).

샹크부(10)에는 선단부(20)에 대략 500℃ 정도의 고온의 열을 전달하기 위한 발열체가 장착되는 홀(5)이 마련되어 있다. The shank portion 10 is provided with a hole 5 in which a heating element for transferring high temperature heat of about 500 ° C. is mounted to the tip portion 20.

선단부(20)는 반도체의 전극들과 외부 배선을 연결해주는 본딩 와이어를 압착해주는 곳으로서, 내마모 특성이 우수하여야 하며 고온에서 온도의 균일성이 유지되어야 하고, 무엇보다도 작동 온도에서 우수한 평탄도(flatness)를 가져야 하는 부분이다. The tip portion 20 is a place where the bonding wires connecting the electrodes of the semiconductor and the external wiring are crimped, and the wear resistance should be excellent, the temperature uniformity should be maintained at a high temperature, and above all, the flatness at the operating temperature ( flatness).

이 때, 선단부(20)는 기판(23)과, 기판(23)의 일측면에 증착 형성된 제1 다이아몬드 막(21)과, 기판(23)의 타측면에 증착 형성된 제2 다이아몬드 막(22)으로 구성된다. In this case, the tip portion 20 includes the substrate 23, the first diamond film 21 deposited on one side of the substrate 23, and the second diamond film 22 deposited on the other side of the substrate 23. It consists of.

기판(23)은 SiC, Si3N, AlN, c-BN 중 어느 한 종류를 주성분으로 하는 소결체로 구성되는데, 이 때 기판(23)의 열팽창 계수는 3 ~ 5 x 10-6/℃ 정도이다.The substrate 23 is composed of a sintered body composed mainly of any one of SiC, Si 3 N, AlN, and c-BN, wherein the thermal expansion coefficient of the substrate 23 is about 3 to 5 × 10 −6 / ° C. .

제1 다이아몬드 막(21)과 제2 다이아몬드 막(22)은 기상화학합성법으로 기판(23)에 소정의 두께로 증착되는데, 이 때 제1 다이아몬드 막(21)은 거칠게 연마되어 샹크부(10)에 용접 결합되고, 제2 다이아몬드 막(22)은 경면 연마되어 평탄도가 0㎛ ~ 1㎛ 인 압착면(22a)을 형성한다. 여기서, 제1 다이아몬드 막(21)과 제2 다이아몬드 막(22)의 열팽창 계수는 1 x 10-6/℃ 정도이다. The first diamond film 21 and the second diamond film 22 are deposited to a predetermined thickness on the substrate 23 by the vapor phase chemical synthesis method. At this time, the first diamond film 21 is roughly polished and the shank portion 10 is formed. Welded to the second diamond film 22, the second diamond film 22 is mirror polished to form a compressed surface 22a having a flatness of 0 mu m to 1 mu m. Here, the thermal expansion coefficient of the 1st diamond film 21 and the 2nd diamond film 22 is about 1x10 <-6> / degreeC .

이와 같이, 본 발명의 주요 특징은 기판(23)의 양쪽면이 모두 다이아몬드 막이 증착함으로써, 상온에서 형성된 선단부(20)의 평탄도가 고온(대략 500℃)에서도 그대로 유지되므로, 종래와 달리 압착면(22a)이 오목해지는 현상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 선단부(20)의 오목 현상을 해결하기 위해 종래에 행하였던 후처리 경면 연마 공정을 할 필요가 없는 점에 있다. As described above, the main feature of the present invention is that both surfaces of the substrate 23 are deposited by the diamond film, so that the flatness of the tip portion 20 formed at room temperature is maintained as it is even at a high temperature (approximately 500 ° C.). Not only can the phenomenon in which 22a is concave can be prevented, but also the post-process mirror polishing process conventionally performed in order to solve the concave phenomenon of the front-end | tip part 20 does not need to be performed.

보다 상세히 설명하자면, 상온에서 만들어진 평탄도가 고온에서 변화하는 것은 두 재료간의 열팽창계수 차이에 기인한다. 즉, 종래 상온에서 만들어진 선단부(120)의 평탄도는 고온으로 상승했을 때 증착된 다이아몬드 막의 열팽창계수가 기판(123)보다 작으므로, 기판(123)이 다이아몬드 막(122) 보다 더 많이 팽창함에 따라 오목현상이 발생한다. 그런데, 본 발명과 같이 기판(23)의 양쪽에 모두 동일한 다이아몬드 막(21, 22)을 증착시키면 고온으로 승온시켜도 양쪽면 모두가 동일한 다이아몬드 재료이므로 동일한 열팽창 계수로 인해 오목 현상이 억제된다.More specifically, the change in flatness produced at room temperature at high temperature is due to the difference in coefficient of thermal expansion between the two materials. That is, since the thermal expansion coefficient of the diamond film deposited when the temperature rises to a high temperature is smaller than that of the substrate 123, the substrate 123 expands more than the diamond film 122. Concave phenomenon occurs. However, when the same diamond films 21 and 22 are deposited on both sides of the substrate 23 as in the present invention, both surfaces are the same diamond material even when heated to a high temperature, so that the concave phenomenon is suppressed due to the same coefficient of thermal expansion.

물론, 이 경우 기판(23)의 내부는 압축응력이 생성되어 잔류하게 된다. 그러나, 앞서 언급하였듯이 기판(23)과 다이아몬드 막(21, 22) 간의 열팽창 계수차는 그다지 크지 않아 그 응력은 증착된 두 다이아몬드 막에 의해 견딜 수 있게 된다.  Of course, in this case, the compressive stress is generated inside the substrate 23 and remains. However, as mentioned above, the thermal expansion coefficient difference between the substrate 23 and the diamond films 21 and 22 is not so large that the stress can be tolerated by the two deposited diamond films.

결론적으로 상온 상태에서 경면 연마되어 0㎛ ~ 1㎛ 이내로 평탄도가 만들어진 압착면(22a)은 공정작업이 이루어지는 고온(500℃)에서도 그대로 유지되며, 고온에서는 재 경면연마와 같은 신뢰성 확보가 어려운 후공정이 불필요하게 되어 공정의 단순화와 함께 신뢰성이 대폭 향상되는 효과를 얻게 된다. 부수적으로 샹크부(10)에서 선단부(20)로 전달되는 열도 용접부위가 열전도도가 우수한 제1 다이아몬드 막(21)으로 구성되기 때문에, 종래 본딩 툴(101)과는 다르게 온도의 균일성이 대폭 향상되는 효과를 얻게 되고 그에 따른 반도체 소자의 불량률이 대폭 감소하는 효과를 얻게 된다. In conclusion, the crimped surface 22a, which is mirror polished at room temperature and has a flatness within 0 μm to 1 μm, remains intact even at the high temperature (500 ° C.) in which the process is performed. The process becomes unnecessary, and the effect of simplifying the process and greatly improving reliability is obtained. Incidentally, since the heat conduction welding portion transmitted from the shank portion 10 to the tip portion 20 is composed of the first diamond film 21 having excellent thermal conductivity, the uniformity of temperature is significantly different from that of the conventional bonding tool 101. The improved effect is obtained and the defect rate of the semiconductor device is greatly reduced.

이러한 구성에 의하여, 본 발명에 따른 본딩 툴(1)을 제조하는 방법에 대하여 도 4를 참조하여 간단히 설명하면 다음과 같다. With such a configuration, a method of manufacturing the bonding tool 1 according to the present invention will be briefly described with reference to FIG. 4 as follows.

먼저, 도 4의 (a)와 같이 완전 치밀화된 순수한 SiC 세라믹 재료의 기판(23)을 15mm x 5 mm x 3mm 로 가공한다. 가공된 기판(23)을 1 ㎛ 미만의 다이아몬드 입자가 혼합된 아세톤 용액에 넣어 15분간 초음파 처리하여 기판(23)에 제2 다이아몬드 막(22)이 증착될 때 핵생성 밀도를 증가시키기 위한 전처리를 실시한다. 초음파 처리된 기판(23)을 순수한 아세톤 용액에 넣어 5분간씩 2회에 걸쳐 초음파 처리하여 기판(23)의 표면에 잔존하는 다이아몬드 분말을 완전히 제거한다.First, the substrate 23 of purely densified pure SiC ceramic material is processed to 15 mm x 5 mm x 3 mm as shown in FIG. The processed substrate 23 is placed in an acetone solution containing less than 1 μm of diamond particles and sonicated for 15 minutes to perform pretreatment to increase the nucleation density when the second diamond film 22 is deposited on the substrate 23. Conduct. The ultrasonicated substrate 23 is placed in a pure acetone solution and sonicated twice every 5 minutes to completely remove the diamond powder remaining on the surface of the substrate 23.

이렇게 준비된 기판(23)을 열필라멘트 기상화학증착장치(HF-CVD)에 장입하여 도 4의 (b)와 같이 제2 다이아몬드 막(22)을 증착한다. 이 때, 필라멘트의 온도는 2200℃이고, 기판(23)의 온도는 900℃로 유지하며, 3%의 메탄을 함유한 수소혼합가스를 통과시켜 60 torr의 압력 하에서 80시간 동안 다이아몬드 코팅을 실시하였다. 이와 같이 하여 얻어진 제2 다이아몬드 코팅 막의 두께는 약 80 ㎛이다.The substrate 23 thus prepared is charged into a hot filament vapor deposition apparatus (HF-CVD) to deposit a second diamond film 22 as shown in FIG. At this time, the temperature of the filament is 2200 ℃, the temperature of the substrate 23 is maintained at 900 ℃, the hydrogen coating gas containing 3% of methane was passed through the diamond coating for 80 hours under a pressure of 60 torr . The thickness of the second diamond coating film thus obtained is about 80 mu m.

다음, 제2 다이아몬드 막(22)이 증착된 기판(23)을 다시 한번 1 ㎛ 미만의 다이아몬드 입자가 혼합된 아세톤 용액에 넣어 15분간 초음파 처리하여 다이아몬드 막이 증착되지 않은 기판(23)의 다른쪽 표면에 제1 다이아몬드 막(21)이 증착될 때 핵생성을 증가하기 위한 전처리를 재실시하였다. 제2 다이아몬드 막(22)을 증착할 때와 동일하게 순수한 아세톤 용액으로 5분간씩 2회에 걸쳐 초음파 처리하여 잔존하는 다이아몬드 분말을 제거하였다. 또한 이렇게 처리된 기판(23)을 다시 한번 열필라멘트 기상화학증착장치(HF-CVD)에 장입하여 50시간 코팅을 실시함으로써 도 4 의 (c)와 같이 약 50 ㎛ 의 제1 다이아몬드 막(21)을 코팅하였다. Next, the substrate 23 having the second diamond film 22 deposited thereon is once again placed in an acetone solution containing diamond particles of less than 1 μm sonicated for 15 minutes, and the other surface of the substrate 23 on which the diamond film is not deposited. The pretreatment for increasing nucleation was repeated when the first diamond film 21 was deposited. As in the case of depositing the second diamond film 22, the remaining diamond powder was removed by sonication twice with a pure acetone solution twice for 5 minutes. In addition, the substrate 23 thus treated is once again loaded into a hot filament vapor deposition apparatus (HF-CVD) and coated for 50 hours, so that the first diamond film 21 having a diameter of about 50 μm is formed as shown in FIG. Was coated.

상기 과정을 통해 증착된 제1 다이아몬드 막(21) 및 제2 다이아몬드 막(22)을 도 4의 (d)와 같이 다이아몬드 분말 및 다이아몬드 연삭휠을 이용하여 연마하는데, 80㎛가 코팅된 제2 다이아몬드 막(22)에 압착면(22a)을 형성하기 위해서는 최종 두께가 60㎛ 이고 평탄도가 0㎛ ~ 1㎛가 되도록 경면연마를 실시하였다. 경면 연마 후 측정된 면의 조도는 Ra = 28 nm 로 매우 우수한 조도를 얻을 수 있었다. The first diamond film 21 and the second diamond film 22 deposited through the above process are polished using diamond powder and a diamond grinding wheel as shown in FIG. In order to form the press surface 22a in the film | membrane 22, mirror polishing was performed so that the final thickness might be 60 micrometers and flatness might be 0 micrometer-1 micrometer. The roughness of the measured surface after mirror polishing was Ra = 28 nm, which was very good.

한편, 50 ㎛가 코팅된 제1 다이아몬드 막(21)은 표면조도가 약 1㎛ 이내가 되도록 거칠게 연마하고, 이 때 막의 두께는 약 42㎛ 정도이다. On the other hand, the 50 탆 coated first diamond film 21 is roughly polished so that the surface roughness is less than about 1 탆, and the thickness of the film is about 42 탆.

마지막으로, 약 1㎛로 거칠게 연마된 제1 다이아몬드 막(21)이 샹크부(10)에 용접되도록 진공용접기에서 압착 용접을 실시함으로써, 선단부(20)를 샹크부(10)에 일체로 결합시켜 완료한다.Finally, by performing a crimp welding in a vacuum welder so that the first diamond film 21 roughly polished to about 1 μm is welded to the shank portion 10, the tip portion 20 is integrally coupled to the shank portion 10. To complete.

상기 과정을 통해 완성된 본딩 툴(1)을 작동 온도인 500℃에서 온도 균일성과 압착면(22a)의 평탄도를 측정한 결과, 압착면(22a)에서의 온도 분포는 2℃ 이내를 보여 매우 균일한 온도분포를 보였으며, 평탄도는 0.2㎛ 이내로 오목 현상이 거의 방지되는 것을 확인할 수 있었다. As a result of measuring the temperature uniformity and the flatness of the crimping surface 22a at the operating temperature of 500 ° C, the bonding tool 1 completed through the above process, the temperature distribution on the crimping surface 22a was less than 2 ° C. Uniform temperature distribution was shown, and the flatness was found to be almost prevented in the concave phenomenon within 0.2㎛.

이와 같이, 기판(23)의 양쪽면에 모두 다이아몬드 막(21, 22)을 증착함으로써, 선단부(20)를 구성하는 재료간의 열팽창 계수 차이에 의해 발생하는 오목 현상을 매우 효과적으로 방지할 수 있으므로, 평탄도가 개선될 수 있다.Thus, by depositing the diamond films 21 and 22 on both surfaces of the substrate 23, the concave phenomenon caused by the difference in thermal expansion coefficient between the materials constituting the tip portion 20 can be effectively prevented, so that The degree can be improved.

또한, 종래와 달리 고온에서의 경면연마와 같은 고온 후처리공정을 생략할 수 있으므로, 본딩 툴(1)의 신뢰성 확보와 함께 온도의 균일성도 대폭 향상시킬 수 있었다. 또한, 본딩 툴(1)의 생산성과 가격 경쟁력을 높이는 결과를 얻을 수 있다.In addition, unlike the related art, since a high temperature post-treatment process such as mirror polishing at high temperature can be omitted, the uniformity of the temperature can be significantly improved while ensuring the reliability of the bonding tool 1. Moreover, the result which raises the productivity and price competitiveness of the bonding tool 1 can be obtained.

도 1은 종래 본딩 툴을 도시한 정면도.1 is a front view showing a conventional bonding tool.

도 2는 도 1의 본딩 툴의 선단부가 고온에서 열 팽창계수 차에 의해 오목 현상을 나타낸 도면.FIG. 2 is a view illustrating a concave phenomenon of the tip of the bonding tool of FIG. 1 due to thermal expansion coefficient difference at high temperature; FIG.

도 3은 본 발명에 따른 본딩 툴을 도시한 정면도.3 is a front view of the bonding tool according to the present invention;

도 4의 (a) 내지 (d)는 도 3의 선단부를 제조하는 방법을 설명하기 위한 도면.4 (a) to 4 (d) are views for explaining a method of manufacturing the tip of FIG. 3;

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings

1 : 본딩 툴 10 : 샹크부1 bonding tool 10 shank part

20 : 선단부 21 : 제1 다이아몬드 막20: tip 21: first diamond film

22 : 제2 다이아몬드 막 23 : 기판22: second diamond film 23: substrate

Claims (5)

반도체 소자의 전극과 본딩 와이어(bonding wire)를 연결하는데 사용되는 본딩 툴(bonding tool)에 있어서,In the bonding tool (bonding tool) used to connect the electrode and the bonding wire (bonding wire) of the semiconductor device, 샹크부와;Shankbu; 상기 샹크부에 결합되며, 기판과, 상기 기판의 일측면에 기상화학합성법으로 증착된 제1 다이아몬드 막과, 상기 기판의 타측면에 기상화학합성법으로 증착되며 압착면이 형성된 제2 다이아몬드 막으로 이루어진 선단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 본딩 툴.The first diamond film is bonded to the shank portion, the first diamond film deposited on one side of the substrate by a vapor phase chemical synthesis method, and the second diamond film deposited on the other side of the substrate by a vapor phase chemical synthesis method and formed on a compressed surface. Bonding tool comprising a tip. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 기판은 SiC, Si3N4, AlN, c-BN 중 어느 한 종류를 주성분으로 하는 소결체인 것을 특징으로 하는 본딩 툴.The substrate is a bonding tool, characterized in that the sintered body containing any one of SiC, Si 3 N 4 , AlN, c-BN as a main component. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1, 상기 압착면은 0㎛ ~ 1㎛ 이내의 평탄도를 가지도록 경면 연마되는 것을 특징으로 하는 본딩 툴.The pressing surface is a bonding tool, characterized in that the mirror polishing to have a flatness within 0㎛ ~ 1㎛. (a) 전처리 과정을 거친 기판을 준비하는 단계와;(a) preparing a substrate that has undergone pretreatment; (b) 상기 기판을 열필라멘트 기상화학증착장치에 장입하여 상기 기판의 타측면에 제2 다이아몬드 막을 증착하는 단계와;(b) charging the substrate into a hot filament vapor deposition apparatus to deposit a second diamond film on the other side of the substrate; (c) (b)단계를 통해 상기 제2 다이아몬드 막이 증착된 상기 기판을 전처리하는 단계와;(c) pretreating the substrate on which the second diamond film is deposited through step (b); (d) (c)단계를 거친 상기 기판을 열필라멘트 기상화학증착장치에 장입하여 상기 기판의 일측면에 제1 다이아몬드 막을 증착하는 단계와;(d) depositing the first diamond film on one side of the substrate by charging the substrate subjected to step (c) to a hot filament vapor deposition apparatus; (e) 상기 제1 다이아몬드 막을 거칠게 연마하고, 압착면이 형성되도록 상기 제2 다이아몬드 막을 경면 연마하는 단계와;(e) roughly polishing the first diamond film, and mirror polishing the second diamond film to form a pressed surface; (f) 상기 제1 다이아몬드 막을 샹크부에 압착 용접하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 본딩 툴의 제조방법.(f) pressing welding the first diamond film to the shank portion. 청구항 4에 있어서,The method according to claim 4, 상기 압착면은 0㎛ ~ 1㎛ 이내의 평탄도를 가지도록 경면 연마되는 것을 특징으로 하는 본딩 툴의 제조방법.The pressing surface is mirror-polishing to have a flatness within 0㎛ ~ 1㎛ manufacturing method of the bonding tool.
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