KR20220157658A - Pcd 일체형 본딩툴 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 실시예는 PCD 일체형 본딩툴 및 그 제조방법에 관한 것이다. 일 측면에 따른 PCD 일체형 본딩툴은, 바디; 상기 바디의 표면에 배치되는 PCD 팁;을 포함하고, 상기 바디 및 상기 PCD 팁은 소결에 의해 한몸으로 형성된다.

Description

PCD 일체형 본딩툴 및 그 제조방법{ PCD-integrated bonding tool and its manufacturing method }
본 실시예는 PCD 일체형 본딩툴 및 그 제조방법에 관한 것이다.
반도체 칩을 필름 위의 패턴에 접합 시키기 위해 본딩툴이 이용된다.
종래 기술의 본딩툴은 SiC 위에 CVD 다이아몬드를 증착하고, 본딩툴의 바디에 Au Brazing 하는 방식으로 접합하여 제작된다. 따라서 종래 기술의 본딩툴은 서로 다른 소재 간 열 팽창계수의 차이가 있고, 이로 인해 고온 고압의 작업 시 서로 다른 소재의 계면 사이가 들떠 평탄 변화가 발생하는 문제점이 있다.
대한민국공개특허공보 제20-1999-0038248호 (1999.10.25. 공개)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 제안된 것으로서, 바디와 PCD 팁으로 본딩툴 구조를 단순화하고, 소결을 통해 바디와 PCD 팁을 한몸으로 형성하여 평탄 변화를 방지할 수 있는 PCD 일체형 본딩툴 및 그 제조방법을 제공하는 것에 있다.
본 실시예에 따른 PCD 일체형 본딩툴은, 바디; 상기 바디의 표면에 배치되는 PCD 팁;을 포함하고, 상기 바디 및 상기 PCD 팁은 소결에 의해 한몸으로 형성된다.
또는 상기 바디의 재질은 WC-Co계 초경 합금 일 수 있다.
또는 상기 본딩툴의 높이는 25mm 이상일 수 있다.
또는 상기 PCD 팁의 두께는 0.5mm 내지 1.5mm일 수 있다.
또는 상기 바디의 외면에는 표면 처리 영역이 형성될 수 있다.
또는 상기 표면 처리 영역에는 AlCrN가 코팅될 수 있다.
또는 상기 PCD 팁의 재질은 합성 다이아몬드일 수 있다.
본 실시예에 따른 PCD 일체형 본딩툴의 제조방법은, (a)초경 합금분말로 이루어진 원기둥 형상의 서포트를 형성하는 단계; (b)상기 서포트 일면에 합성 다이아몬드 분말을 적층하는 단계; (c)상기 서포트와 상기 합성 다이아몬드 분말을 소결하여 소결체를 얻는 단계; (d)상기 소결체를 가공하여 바디 및 PCD 팁을 형성하는 단계를 포함한다.
또는 상기 바디는 방전 가공으로 형성될 수 있다.
또는 상기 PCD 팁은 레이저 가공될 수 있다.
또는 상기 (d) 단계 이후 상기 바디의 표면에는 산화방지 코팅처리 하는 단계;를 포함할 수 있다.
또는 상기 산화방지 코팅처리는 AlCrN 코팅일 수 있다.
본 실시예에 따르면 바디와 PCD 팁 사이에 계면이 견고하게 밀착되므로, 평탄 변화를 방지하고, 본딩툴의 가압력이 반도체 칩으로 균일하게 전달될 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 본딩툴의 사시도 이다.
도 2는 PCD 일체형 본딩툴의 상, 하면을 바꾸어 도시한 도면이다.
도 3는 본 발명의 실시예에 따른 서포트에 합성 다이아몬드 분말이 적층된 모습을 도시한 도면이다.
도 4은 본 발명의 실시예에 따른 본딩툴 제조방법의 흐름도이다.
도 5는 종래 기술에 따른 본딩툴의 바디와 팁 사이의 계면에 대한 초음파 분석 결과를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 PCD 일체형 본딩툴의 바디와 PCD 팁 사이의 계면에 대한 초음파 분석 결과를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합 또는 치환하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.
그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 '연결', '결합', 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 '연결', '결합', 또는 '접속'되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합', 또는 '접속'되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 각 구성 요소의 "상(위)" 또는 "하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, "상(위)" 또는 "하(아래)"는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라, 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, "상(위)" 또는 "하(아래)"로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함될 수 있다.
이하에서, 본 발명의 실시예에 따른 PCD 일체형 본딩툴 및 그 제조방법에 관하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 PCD 일체형 본딩툴의 사시도이고, 도 2는, PCD 일체형 본딩툴의 상, 하면을 바꾸어 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, PCD 일체형 본딩툴(100)은, 바디(110), PCD 팁(130)을 포함할 수 있다.
상기 바디(110)는 초경합금 재질로 형성될 수 있다. 상기 바디(110)의 재질은 WC-Co계 초경 합금일 수 있다.
상기 바디(110)의 일면에는 PCD 팁(130)이 형성될 수 있다. 상기 PCD 팁(130)은 상기 바디(110)의 하면으로부터 하방으로 돌출되게 형성될 수 있다.
상기 PCD 팁(130)은 소결에 의해 상기 바디(110)의 일면에 형성될 수 있다. 상기 PCD 팁(130)이 상기 바디(110)의 일면에 소결에 의해 형성되므로, 상기 PCD 팁(130)은 상기 바디(110)의 일면에 견고하게 결합될 수 있다. 따라서, 상기 바디(110)와 상기 PCD 팁(130) 사이의 계면이 떨어지지 않아 상기 PCD 일체형 본딩툴(100)을 이용한 본딩 작업에 있어 상기 바디(110)로 가해지는 압력이 손실 없이 상기 PCD 팁(130)으로 전달 될 수 있다.
상기 PCD 팁(130)의 재질은 합성 다이아몬드일 수 있다.
상기 PCD 일체형 본딩툴(100)의 높이는 25mm 이상일 수 있다.
상기 PCD 팁(130)의 두께는 0.5mm 내지 1.5mm일 수 있다.
이하에서는 상기 PCD 일체형 본딩툴(100)의 제조 방법에 대해 설명하기로 한다.
도 3는 본 발명의 실시예에 따른 서포트(220)에 합성 다이아몬드분말(210)이 적층된 모습을 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 PCD 일체형 본딩툴 제조방법의 흐름도이다.
도 3 및 4를 참조하면, 먼저 초경 합금 분말로 서포트(220)를 형성할 수 있다(S110). 상기 서포트(220)는 원기둥 형상일 수 있다. 상기 서포트(220)는 상기 바디(110)를 형성하기 위한 영역일 수 있다.
상기 서포트(220)의 높이는 25mm 이상일 수 있다.
다음으로, 상기 서포트(220)의 일면에 합성 다이아몬드 분말(210)을 적층할 수 있다(S120). 상기 합성 다이아몬드 분말(210)은 다결정 다이아몬드 분말(PCD, Polycrystalline Diamond)일 수 있다.
다음으로, 상기 서포트(220)와 적층된 상기 합성 다이아몬드 분말(210)을 소결할 수 있다(S130). 상기 S130 과정에 의해 소결체를 얻을 수 있다. 상기 소결체는 초경영역과 합성 다이아몬드 영역으로 구별 될 수 있다.
상기 초경영역은 상기 서포트가(220) 소결 된 영역이고, 상기 합성 다이아몬드 영역은 상기 합성 다이아몬드 분말(210)이 소결된 영역이다.
상기 초경영역은 상기 바디(110)의 가공 전 영역일 수 있다.
다음으로, 상기 PCD 일체형 본딩툴(100)의 외형 형성을 위해, 상기 초경영역을 가공하여 상기 바디(110)를 형성할 수 있다(S140). 상기 바디(110)는 방전가공에 의하여 형성될 수 있다.
다음으로, 상기 합성 다이아몬드 영역을 가공하여 상기 PCD 팁(130)을 형성할 수 있다(S150). 상기 PCD 팁(130)은 레이저 가공에 의하여 형성할 수 있다.
다음으로, 산화 방지, 강도증가 및 내마모성 증가를 위해, 상기 바디(110) 의 표면을 표면 처리할 수 있다(S160). 상기 표면 처리는 AlCrN이 코팅되는 단계일 수 있다.
상기 표면처리는 상기 바디(110) 의 표면 중 하중이 가해지는 영역에 대응하여 이루어질 수 있다. 상기 바디(110)의 표면 중 하중이 가해지는 영역은 상기 PCD 일체형 본딩툴(100)이 본딩 작업을 위한 기기에 고정되는 영역일 수 있다.
본 실시예에서는 초경 합금 분말로 형성된 상기 서포트(220)의 일면에 상기 합성 다이아몬드 분말(210)을 적층하고 소결하는 방법을 예로 들고 있으나, 이를 한정하는 것은 아니며, 초경 합금 분말로 형성된 상기 서포트(220)를 소결한 후, 상기 합성 다이아몬드 분말(210)을 적층 및 재소결하여 상기 합성 다이아몬드 영역을 형성하는 것도 가능하다.
도 5는 종래 기술에 따른 본딩툴의 바디와 팁 사이의 계면에 대한 초음파 분석 결과를 나타내는 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 PCD 일체형 본딩툴의 바디(110)와 PCD 팁(130)의 계면에 대한 초음파 분석 결과를 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 종래 기술에 따른 본딩툴은 바디와 팁 사이의 계면이 들떠 있음을 알 수 있다. 따라서 평탄 변화가 생기고 본딩툴의 가압력이 불균일하게 전달되는 문제점이 있다.
그러나, 도 6 참조하면 본 실시예에 따른 PCD 일체형 본딩툴은 바디(110)와 PCD 팁(130)이 견고하게 밀착되어 있음을 알 수 있다. 따라서 평탄 변화가 생기지 않고 PCD 일체형 본딩툴(100)의 가압력이 균일하게 전달될 수 있다.
상세히, 상기 바디(110)와 PCD 팁(130)이 소결에 의하여 형성 되므로 상기 바디(110)와 상기 PCD 팁(130) 사이 계면은 들떠있지 않고 밀착 결합될 수 있다. 이에 따라, 상기 바디(110)로 하중이 가해지는 경우 상기 바디(110)에 가해진 하중이 손실 없이 균일하게 상기 PCD 팁(130)으로 전달 될 수 있다.
이상에서, 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 '포함하다', '구성하다' 또는 '가지다' 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (12)

  1. 바디;
    상기 바디의 표면에 배치되는 PCD 팁;을 포함하고,
    상기 바디 및 상기 PCD 팁은 소결에 의해 한몸으로 형성되는 PCD 일체형
  2. 제1항에 있어서,
    상기 바디의 재질은 WC-Co계 초경 합금인 PCD 일체형 본딩툴.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 본딩툴의 높이는 25mm 이상인 PCD 일체형 본딩툴
  4. 제1항에 있어서,
    상기 PCD 팁의 두께는 0.5mm 내지 1.5mm인 PCD 일체형 본딩툴
  5. 제1항에 있어서,
    상기 바디의 외면에는 표면 처리 영역이 형성되는 PCD 일체형 본딩툴.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 표면 처리 영역에는 AlCrN가 코팅된 PCD 일체형 본딩툴.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 PCD 팁의 재질은 합성 다이아몬드인 PCD 일체형 본딩툴.
  8. (a)초경 합금분말로 이루어진 원기둥 형상의 서포트를 형성하는 단계;
    (b)상기 서포트 일면에 합성 다이아몬드 분말을 적층하는 단계;
    (c)상기 서포트와 상기 합성 다이아몬드 분말을 소결하여 소결체를 얻는 단계;
    (d)상기 소결체를 가공하여 바디 및 PCD 팁을 형성하는 단계를 포함하는 PCD 일체형 본딩툴의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 바디는 방전 가공으로 형성되는 PCD 일체형 본딩툴의 제조방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 PCD 팁은 레이저 가공되는 PCD 일체형 본딩툴의 제조방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 (d) 단계 후 상기 바디의 표면에는 산화방지 코팅처리 하는 단계;를 포함하는 PCD 일체형 본딩툴의 제조방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 산화방지 코팅처리는 AlCrN 코팅인 PCD 일체형 본딩툴의 제조방법.

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