JP3247636B2 - ボンディングツール及びその製造方法 - Google Patents
ボンディングツール及びその製造方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ボンディングツー
ル及びその製造方法に関する。さらに詳しくは、本発明
は、ツール作用面を構成する多結晶ダイヤモンド膜と基
板との密着性が良好で、クラックや剥離の発生がないＴ
ＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎ
ｇ）工程用のボンディングツール及びその製造方法に関
する。
ル及びその製造方法に関する。さらに詳しくは、本発明
は、ツール作用面を構成する多結晶ダイヤモンド膜と基
板との密着性が良好で、クラックや剥離の発生がないＴ
ＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎ
ｇ）工程用のボンディングツール及びその製造方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】ＴＡＢ工程においては、ＬＳＩチップの
電極とフィルムキャリヤのリードとが接続される。図１
は、ＴＡＢ工程の説明図である。加熱ステージ１上の熱
絶縁体２の上に、チップガイド３により位置決めされた
チップ４に対して、インナーリード５を有するフィルム
キャリヤ６が、テープガイド７を経由して、インナーリ
ードの位置と電極８の位置が一致するよう運ばれる。こ
の状態で、加熱されたボンディングツール９が加圧シリ
ンダ１０によって押し下げられてインナーリードを電極
に押し付け、インナーリードと電極の間にＡｕ−Ｓｎ共
晶合金を形成することにより、あるいは、Ａｕ−Ａｕの
熱圧着により、チップをインナーリードに接合する。良
好なＴＡＢを行うためには、電極の高さの均一性を保つ
とともに、ボンディングツール作用面の平坦性と、耐摩
耗性と、均一な温度分布が重要である。ボンディングツ
ール作用面の材料として、耐摩耗性に優れ、熱伝導率の
大きい多結晶ダイヤモンド膜が開発されている。多結晶
ダイヤモンド膜を形成する基板としては、一般にＳｉ
Ｃ、Ｓｉ3Ｎ4、ＡｌＮなどの焼結体が用いられる。とこ
ろが、焼結体基板には、バインダー元素や不純物元素が
含まれ、例えば、ＳｉＣ焼結体の場合には、Ａｌ、Ｆ
ｅ、Ｂなどが粒界に存在し、あるいは結晶中に固溶して
いる。このような不純物元素やバインダー元素が、多結
晶ダイヤモンド膜の析出の際に悪影響を及ぼし、多結晶
ダイヤモンド膜と基板の密着力を低下させ、ツール製造
中や使用中に多結晶ダイヤモンド膜にクラックが入った
り、多結晶ダイヤモンド膜が基板から剥離するという問
題がある。このために、基板と多結晶ダイヤモンド膜の
密着性が良好で、クラックや剥離を生ずることなく、安
定して使用することができるボンディングツールが求め
られている。
電極とフィルムキャリヤのリードとが接続される。図１
は、ＴＡＢ工程の説明図である。加熱ステージ１上の熱
絶縁体２の上に、チップガイド３により位置決めされた
チップ４に対して、インナーリード５を有するフィルム
キャリヤ６が、テープガイド７を経由して、インナーリ
ードの位置と電極８の位置が一致するよう運ばれる。こ
の状態で、加熱されたボンディングツール９が加圧シリ
ンダ１０によって押し下げられてインナーリードを電極
に押し付け、インナーリードと電極の間にＡｕ−Ｓｎ共
晶合金を形成することにより、あるいは、Ａｕ−Ａｕの
熱圧着により、チップをインナーリードに接合する。良
好なＴＡＢを行うためには、電極の高さの均一性を保つ
とともに、ボンディングツール作用面の平坦性と、耐摩
耗性と、均一な温度分布が重要である。ボンディングツ
ール作用面の材料として、耐摩耗性に優れ、熱伝導率の
大きい多結晶ダイヤモンド膜が開発されている。多結晶
ダイヤモンド膜を形成する基板としては、一般にＳｉ
Ｃ、Ｓｉ3Ｎ4、ＡｌＮなどの焼結体が用いられる。とこ
ろが、焼結体基板には、バインダー元素や不純物元素が
含まれ、例えば、ＳｉＣ焼結体の場合には、Ａｌ、Ｆ
ｅ、Ｂなどが粒界に存在し、あるいは結晶中に固溶して
いる。このような不純物元素やバインダー元素が、多結
晶ダイヤモンド膜の析出の際に悪影響を及ぼし、多結晶
ダイヤモンド膜と基板の密着力を低下させ、ツール製造
中や使用中に多結晶ダイヤモンド膜にクラックが入った
り、多結晶ダイヤモンド膜が基板から剥離するという問
題がある。このために、基板と多結晶ダイヤモンド膜の
密着性が良好で、クラックや剥離を生ずることなく、安
定して使用することができるボンディングツールが求め
られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ツール作用
面を構成する多結晶ダイヤモンド膜と基板との密着性が
良好で、クラックや剥離の発生がないＴＡＢ工程用のボ
ンディングツール及びその製造方法を提供することを目
的としてなされたものである。
面を構成する多結晶ダイヤモンド膜と基板との密着性が
良好で、クラックや剥離の発生がないＴＡＢ工程用のボ
ンディングツール及びその製造方法を提供することを目
的としてなされたものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の課題
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、基板とツール作用
面の多結晶ダイヤモンド膜との間に、ＣＶＤ法によるＳ
ｉＣ中間層を設けることにより、密着性が向上すること
を見いだし、この知見に基づいて本発明を完成するに至
った。すなわち、本発明は、 （１）ＳｉＣ焼結体の基板上にＣＶＤ法による厚さ１０
〜１００μｍのＳｉＣ中間層が形成され、該ＳｉＣ中間
層表面は粗面化処理してなり、該表面が厚さ２０〜１０
０μｍで、面あらさがＲｍａｘ０.１μｍ以下の多結晶
ダイヤモンド膜がＣＶＤ法により被覆されてなるツール
先端部を、シャンクにろう付けしてなることを特徴とす
るボンディングツール、 （２）ＳｉＣ焼結体の基板上に、ＣＶＤ法により厚さ１
０〜１００μｍのＳｉＣ中間層を形成したのち、該Ｓｉ
Ｃ中間層表面を粗面化処理し、該粗面化表面にＣＶＤ法
により厚さ２０〜１００μｍの多結晶ダイヤモンド膜を
析出させ、多結晶ダイヤモンド膜表面を研磨して面あら
さがＲｍａｘ０.１μｍ以下の表面を形成して得られる
ツール先端部をシャンクにろう付けすることを特徴とす
るボンディングツールの製造方法、及び （３）粗面化処理が、中間層の表面にダイヤモンドパウ
ダーによる傷付け若しくはダイヤモンドより軟質の砥粒
によるブラスト処理又はダイヤモンド砥石による研削加
工を施すことにより行う第２項記載のボンディングツー
ルの製造方法、を提供するものである。
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、基板とツール作用
面の多結晶ダイヤモンド膜との間に、ＣＶＤ法によるＳ
ｉＣ中間層を設けることにより、密着性が向上すること
を見いだし、この知見に基づいて本発明を完成するに至
った。すなわち、本発明は、 （１）ＳｉＣ焼結体の基板上にＣＶＤ法による厚さ１０
〜１００μｍのＳｉＣ中間層が形成され、該ＳｉＣ中間
層表面は粗面化処理してなり、該表面が厚さ２０〜１０
０μｍで、面あらさがＲｍａｘ０.１μｍ以下の多結晶
ダイヤモンド膜がＣＶＤ法により被覆されてなるツール
先端部を、シャンクにろう付けしてなることを特徴とす
るボンディングツール、 （２）ＳｉＣ焼結体の基板上に、ＣＶＤ法により厚さ１
０〜１００μｍのＳｉＣ中間層を形成したのち、該Ｓｉ
Ｃ中間層表面を粗面化処理し、該粗面化表面にＣＶＤ法
により厚さ２０〜１００μｍの多結晶ダイヤモンド膜を
析出させ、多結晶ダイヤモンド膜表面を研磨して面あら
さがＲｍａｘ０.１μｍ以下の表面を形成して得られる
ツール先端部をシャンクにろう付けすることを特徴とす
るボンディングツールの製造方法、及び （３）粗面化処理が、中間層の表面にダイヤモンドパウ
ダーによる傷付け若しくはダイヤモンドより軟質の砥粒
によるブラスト処理又はダイヤモンド砥石による研削加
工を施すことにより行う第２項記載のボンディングツー
ルの製造方法、を提供するものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明のボンディングツールは、
基板上にＣＶＤ法によるＳｉＣ中間層が形成され、その
表面が多結晶ダイヤモンド膜により被覆されたツール先
端部を、シャンクにろう付けしてなるものである。図２
は、本発明のボンディングツールの一態様の斜視図であ
る。本発明のボンディングツールは、基板１１の上に、
ＣＶＤ法によるＳｉＣ中間層１２が形成され、その表面
が多結晶ダイヤモンド膜１３により被覆されたツール先
端部が、ろう材１４によりシャンク１５にろう付けされ
ている。本発明において、基板の材質には特に制限はな
く、例えば、ＳｉＣ焼結体、Ｓｉ3Ｎ4焼結体、ＡｌＮ焼
結体などを挙げることができる。これらの中で、ＳｉＣ
焼結体は、ＣＶＤ法により形成されたＳｉＣ中間層や多
結晶ダイヤモンド膜と熱膨張率の値が近いので、ボンデ
ィングツールの加熱、冷却の繰り返しによるクラックや
剥離を生じにくく、加工性が良好であり、機械的強度に
優れ、熱的変形が少なく、物性がダイヤモンドに近いた
めに、特に好適に使用することができる。
基板上にＣＶＤ法によるＳｉＣ中間層が形成され、その
表面が多結晶ダイヤモンド膜により被覆されたツール先
端部を、シャンクにろう付けしてなるものである。図２
は、本発明のボンディングツールの一態様の斜視図であ
る。本発明のボンディングツールは、基板１１の上に、
ＣＶＤ法によるＳｉＣ中間層１２が形成され、その表面
が多結晶ダイヤモンド膜１３により被覆されたツール先
端部が、ろう材１４によりシャンク１５にろう付けされ
ている。本発明において、基板の材質には特に制限はな
く、例えば、ＳｉＣ焼結体、Ｓｉ3Ｎ4焼結体、ＡｌＮ焼
結体などを挙げることができる。これらの中で、ＳｉＣ
焼結体は、ＣＶＤ法により形成されたＳｉＣ中間層や多
結晶ダイヤモンド膜と熱膨張率の値が近いので、ボンデ
ィングツールの加熱、冷却の繰り返しによるクラックや
剥離を生じにくく、加工性が良好であり、機械的強度に
優れ、熱的変形が少なく、物性がダイヤモンドに近いた
めに、特に好適に使用することができる。
【０００６】本発明においては、基板上にＣＶＤ法によ
りＳｉＣ中間層を形成する。ＳｉＣ中間層を形成する方
法には特に制限はなく、例えば、シランＳｉＨ4とプロ
パンＣ3Ｈ8などを原料とする熱ＣＶＤ法などの公知の合
成法を用いることができる。ＣＶＤ法により析出させた
ＳｉＣ中間層は、ＰＶＤ法により形成したＳｉＣ中間層
と比べて基板に対する密着力が大きい。基板がＳｉＣ焼
結体である場合は、ＳｉＣ焼結体とＣＶＤ法によるＳｉ
Ｃ中間層の間には、特に優れた密着性が得られる。本発
明において、基板上にＳｉＣ中間層を形成することによ
り、基板に含まれるバインダー元素や不純物元素の影響
を受けることなく、多結晶ダイヤモンド膜を強い密着力
でＳｉＣ中間層に接合することができる。ＳｉＣ中間層
の厚さは、１０〜１００μｍであることが好ましく、３
０〜８０μｍであることがより好ましい。ＳｉＣ中間層
の厚さが１０μｍ未満であると、基板中のバインダー元
素や不純物元素の影響を完全に防ぐことが困難となるお
それがある。ＳｉＣ中間層の厚さは１００μｍ以下で十
分であり、厚さが１００μｍを超えると、中間層の密着
性は、相互のわずかな熱膨張差に起因して低下する傾向
がある。本発明においては、基板上にＣＶＤ法によるＳ
ｉＣ中間層を形成したのち、その表面に多結晶ダイヤモ
ンド膜を析出させて被覆する。ＳｉＣ中間層の表面に多
結晶ダイヤモンド膜を析出させる方法には特に制限はな
く、例えば、熱フィラメント法、マイクロ波プラズマ
法、高周波プラズマ法、直流放電プラズマ法、アーク放
電プラズマジェット法、燃焼炎法などを挙げることがで
きる。
りＳｉＣ中間層を形成する。ＳｉＣ中間層を形成する方
法には特に制限はなく、例えば、シランＳｉＨ4とプロ
パンＣ3Ｈ8などを原料とする熱ＣＶＤ法などの公知の合
成法を用いることができる。ＣＶＤ法により析出させた
ＳｉＣ中間層は、ＰＶＤ法により形成したＳｉＣ中間層
と比べて基板に対する密着力が大きい。基板がＳｉＣ焼
結体である場合は、ＳｉＣ焼結体とＣＶＤ法によるＳｉ
Ｃ中間層の間には、特に優れた密着性が得られる。本発
明において、基板上にＳｉＣ中間層を形成することによ
り、基板に含まれるバインダー元素や不純物元素の影響
を受けることなく、多結晶ダイヤモンド膜を強い密着力
でＳｉＣ中間層に接合することができる。ＳｉＣ中間層
の厚さは、１０〜１００μｍであることが好ましく、３
０〜８０μｍであることがより好ましい。ＳｉＣ中間層
の厚さが１０μｍ未満であると、基板中のバインダー元
素や不純物元素の影響を完全に防ぐことが困難となるお
それがある。ＳｉＣ中間層の厚さは１００μｍ以下で十
分であり、厚さが１００μｍを超えると、中間層の密着
性は、相互のわずかな熱膨張差に起因して低下する傾向
がある。本発明においては、基板上にＣＶＤ法によるＳ
ｉＣ中間層を形成したのち、その表面に多結晶ダイヤモ
ンド膜を析出させて被覆する。ＳｉＣ中間層の表面に多
結晶ダイヤモンド膜を析出させる方法には特に制限はな
く、例えば、熱フィラメント法、マイクロ波プラズマ
法、高周波プラズマ法、直流放電プラズマ法、アーク放
電プラズマジェット法、燃焼炎法などを挙げることがで
きる。
【０００７】本発明において、ＳｉＣ中間層の形成と、
多結晶ダイヤモンド膜の析出は、同一の装置を用いて連
続して行うことができ、あるいは、ＳｉＣ中間層を形成
した基板をいったん取り出して、表面の粗面化を行った
のち、多結晶ダイヤモンド膜を析出させることができ
る。ＣＶＤ法によるＳｉＣ中間層の形成と、ＣＶＤ法に
よる多結晶ダイヤモンド膜の析出を同一の装置を用いて
連続的に行うことにより、工程を合理化するとともに、
ＳｉＣ中間層の表面の汚染を防止して、ＳｉＣ中間層と
多結晶ダイヤモンド膜の密着性を高めることができる。
ＣＶＤ法によるＳｉＣ中間層の形成と、ＣＶＤ法による
多結晶ダイヤモンド膜の析出を連続的に行えない場合
は、主に酸化により汚染された表層部の除去と、表面の
粗面化を目的に、その表面にダイヤモンドパウダーによ
る傷付け、ダイヤモンドより軟質の砥粒によるブラスト
処理、ダイヤモンド砥石による研削加工などを行うこと
ができる。ダイヤモンドより軟質の砥粒としては、例え
ば、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＣなどを挙げることができる。Ｓｉ
Ｃ中間層表面の粗面化を行うことにより、ＳｉＣ中間層
と多結晶ダイヤモンド膜の接触面積を増して、ＳｉＣ中
間層と多結晶ダイヤモンド膜の密着性を高めることがで
きる。本発明において、多結晶ダイヤモンド膜の厚さ
は、２０〜１００μｍであることが好ましく、４０〜８
０μｍであることがより好ましい。多結晶ダイヤモンド
膜の厚さが２０μｍ未満であると、ツール作用面の耐久
性が不足し、十分なショット回数が得られないおそれが
ある。多結晶ダイヤモンド膜の厚さは、通常は１００μ
ｍ以下で十分な性能を有し、厚さが１００μｍを超えて
も、ボンディングツールは多結晶ダイヤモンド膜の厚さ
の増加に見合っては長寿命化しないうえに、熱膨張差に
起因して密着力が低下する傾向がある。
多結晶ダイヤモンド膜の析出は、同一の装置を用いて連
続して行うことができ、あるいは、ＳｉＣ中間層を形成
した基板をいったん取り出して、表面の粗面化を行った
のち、多結晶ダイヤモンド膜を析出させることができ
る。ＣＶＤ法によるＳｉＣ中間層の形成と、ＣＶＤ法に
よる多結晶ダイヤモンド膜の析出を同一の装置を用いて
連続的に行うことにより、工程を合理化するとともに、
ＳｉＣ中間層の表面の汚染を防止して、ＳｉＣ中間層と
多結晶ダイヤモンド膜の密着性を高めることができる。
ＣＶＤ法によるＳｉＣ中間層の形成と、ＣＶＤ法による
多結晶ダイヤモンド膜の析出を連続的に行えない場合
は、主に酸化により汚染された表層部の除去と、表面の
粗面化を目的に、その表面にダイヤモンドパウダーによ
る傷付け、ダイヤモンドより軟質の砥粒によるブラスト
処理、ダイヤモンド砥石による研削加工などを行うこと
ができる。ダイヤモンドより軟質の砥粒としては、例え
ば、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＣなどを挙げることができる。Ｓｉ
Ｃ中間層表面の粗面化を行うことにより、ＳｉＣ中間層
と多結晶ダイヤモンド膜の接触面積を増して、ＳｉＣ中
間層と多結晶ダイヤモンド膜の密着性を高めることがで
きる。本発明において、多結晶ダイヤモンド膜の厚さ
は、２０〜１００μｍであることが好ましく、４０〜８
０μｍであることがより好ましい。多結晶ダイヤモンド
膜の厚さが２０μｍ未満であると、ツール作用面の耐久
性が不足し、十分なショット回数が得られないおそれが
ある。多結晶ダイヤモンド膜の厚さは、通常は１００μ
ｍ以下で十分な性能を有し、厚さが１００μｍを超えて
も、ボンディングツールは多結晶ダイヤモンド膜の厚さ
の増加に見合っては長寿命化しないうえに、熱膨張差に
起因して密着力が低下する傾向がある。
【０００８】本発明においては、ＳｉＣ中間層の表面に
多結晶ダイヤモンド膜を析出させ被覆したのち、多結晶
ダイヤモンド膜の表面を研磨する。多結晶ダイヤモンド
膜の表面研磨の方法には特に制限はなく、例えば、乾式
のラップ機により研磨することができる。多結晶ダイヤ
モンド膜の表面の研磨により、膜表面の面あらさをＲma
x０.１μｍ以下とする。これは、リード線の接合を均一
の加熱により行うために必要な事項である。本発明にお
いては、多結晶ダイヤモンド膜の表面の研磨を終えたの
ち、ツール先端部をシャンクにろう付けするが、ろう付
け後に研磨を行っても、何ら問題はない。シャンクとツ
ール先端部をろう付けするためのろう材には特に制限は
なく、例えば、金ろう、銀ろう、パラジウムろう、銅ろ
う、黄銅ろう、りん銅ろう、ニッケルろう、アルミニウ
ム合金ろうなどを挙げることができる。これらの中で、
活性銀ろうを特に好適に使用することができる。ろう付
け後に、使用される温度（４００〜６００℃）で作用表
面の平坦度が１μｍ以下となる様に、ラップ加工を行
う。本発明のボンディングツールは、基板とツール作用
面を構成する多結晶ダイヤモンド膜の間にＣＶＤ法によ
るＳｉＣ中間層を有するので、基板と多結晶ダイヤモン
ド膜の密着性が良好で、ＴＡＢ工程に長期間使用して
も、クラックや剥離の発生するおそれがない。
多結晶ダイヤモンド膜を析出させ被覆したのち、多結晶
ダイヤモンド膜の表面を研磨する。多結晶ダイヤモンド
膜の表面研磨の方法には特に制限はなく、例えば、乾式
のラップ機により研磨することができる。多結晶ダイヤ
モンド膜の表面の研磨により、膜表面の面あらさをＲma
x０.１μｍ以下とする。これは、リード線の接合を均一
の加熱により行うために必要な事項である。本発明にお
いては、多結晶ダイヤモンド膜の表面の研磨を終えたの
ち、ツール先端部をシャンクにろう付けするが、ろう付
け後に研磨を行っても、何ら問題はない。シャンクとツ
ール先端部をろう付けするためのろう材には特に制限は
なく、例えば、金ろう、銀ろう、パラジウムろう、銅ろ
う、黄銅ろう、りん銅ろう、ニッケルろう、アルミニウ
ム合金ろうなどを挙げることができる。これらの中で、
活性銀ろうを特に好適に使用することができる。ろう付
け後に、使用される温度（４００〜６００℃）で作用表
面の平坦度が１μｍ以下となる様に、ラップ加工を行
う。本発明のボンディングツールは、基板とツール作用
面を構成する多結晶ダイヤモンド膜の間にＣＶＤ法によ
るＳｉＣ中間層を有するので、基板と多結晶ダイヤモン
ド膜の密着性が良好で、ＴＡＢ工程に長期間使用して
も、クラックや剥離の発生するおそれがない。
【０００９】
【実施例】以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細
に説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限
定されるものではない。 実施例１ 厚さ４mm、寸法１０mm×１０mmのＳｉＣ焼結体基板上
に、シランとプロパンの混合気体を用いて熱ＣＶＤ法に
より、厚さ４０μｍのＳｉＣ中間層を形成した。次い
で、ＳｉＣ基板を９００℃に加熱し、５０Torrの減圧下
にメタン０.８容量％、水素９９.２容量％の混合気体を
導入し、熱フィラメント法により２０時間ダイヤモンド
の気相合成を行い、ＳｉＣ中間層の上に厚さ４０μｍの
多結晶ダイヤモンド膜を形成し、さらにスカイフ研磨を
行って、ツール先端部を得た。このツール先端部を、オ
ーステナイト系低熱膨張率鋳鉄［(株)榎本鋳工所、ＣＮ
−５］製のシャンクに活性銀ろうを用いてろう付けし、
ボンディングツールを得た。このボンディングツールを
ボンダに取り付け、ツールの温度を５００℃に保ち、加
熱ステージに対して、ツール荷重５kg、加圧サイクル３
０回／分で、５０万回のショットテストを行った。テス
ト終了後のツール作用面の状態を、微分干渉顕微鏡で表
面の変化を観察したところ、異常は認められなかった。 実施例２ 厚さ４mm、寸法１０mm×１０mmのＳｉＣ焼結体基板上
に、シランとプロパンの混合気体を用いて熱ＣＶＤ法に
より、厚さ４０μｍのＳｉＣ中間層を形成した。次い
で、ＳｉＣ基板を９００℃に加熱し、５０Torrの減圧下
にメタン０.８容量％、水素９９.２容量％の混合気体を
導入し、マイクロ波プラズマ法により２０時間ダイヤモ
ンドの気相合成を行い、ＳｉＣ中間層の上に厚さ４０μ
ｍの多結晶ダイヤモンド膜を形成し、さらにスカイフ研
磨を行って、ツール先端部を得た。このツール先端部を
用いて、実施例１と同様にしてボンディングツールを作
製し、５０万回のショットテストを行った。テスト終了
後のツール作用面の状態を、微分干渉顕微鏡で表面の変
化を観察したところ、異常は認められなかった。 実施例３ 厚さ４mm、寸法１０mm×１０mmのＳｉＣ焼結体基板上
に、シランとプロパンの混合気体を用いて熱ＣＶＤ法に
より、厚さ８０μｍのＳｉＣ中間層を形成し、その表面
をダイヤモンドパウダーを用いて傷付けた。次いで、Ｓ
ｉＣ基板を９００℃に加熱し、５０Torrの減圧下にメタ
ン０.８容量％、水素９９.２容量％の混合気体を導入
し、熱フィラメント法により４０時間ダイヤモンドの気
相合成を行い、ＳｉＣ中間層の上に厚さ８０μｍの多結
晶ダイヤモンド膜を形成し、さらにスカイフ研磨を行っ
て、ツール先端部を得た。このツール先端部を用いて、
実施例１と同様にしてボンディングツールを作製し、５
０万回のショットテストを行った。テスト終了後のツー
ル作用面の状態を、微分干渉顕微鏡で表面の変化を観察
したところ、異常は認められなかった。 実施例４ 基板として、厚さ４mm、寸法１０mm×１０mmのＳｉ3Ｎ4
焼結体基板を用いた以外は、実施例１と同じ操作を繰り
返した。５０万回のショットテスト終了後のツール作用
面の状態を、微分干渉顕微鏡で表面の変化を観察したと
ころ、異常は認められなかった。 実施例５ 基板として、厚さ４mm、寸法１０mm×１０mmのＡｌＮ焼
結体基板を用いた以外は、実施例１と同じ操作を繰り返
した。５０万回のショットテスト終了後のツール作用面
の状態を、微分干渉顕微鏡で表面の変化を観察したとこ
ろ、異常は認められなかった。 実施例６ 熱ＣＶＤ法により形成するＳｉＣ中間層の厚さを１０μ
ｍとした以外は、実施例１と同じ操作を繰り返した。５
０万回のショットテスト終了後のツール作用面の状態
を、微分干渉顕微鏡で表面の変化を観察したところ、異
常は認められなかった。 比較例１ ＳｉＣ焼結体基板上に、ＰＶＤ法であるスパッタリング
法により厚さ１０μｍのＳｉＣ中間層を形成した以外
は、実施例１と同じ操作を繰り返した。５０万回のショ
ットテスト終了後のツール作用面の状態を、微分干渉顕
微鏡で表面の変化を観察したところ、中間層とダイヤモ
ンド膜の間で剥離が認められた。 比較例２ ＳｉＣ焼結体基板上に、ＳｉＣ中間層を形成することな
く、厚さ５０μｍの多結晶ダイヤモンド膜を直接形成し
た以外は、実施例１と同じ操作を繰り返した。５０万回
のショットテスト終了後のツール作用面の状態を、微分
干渉顕微鏡で表面の変化を観察したところ、わずかなク
ラックが認められた。 比較例３ Ｓｉ3Ｎ4焼結体基板上に、ＳｉＣ中間層を形成すること
なく、厚さ５０μｍの多結晶ダイヤモンド膜を直接形成
した以外は、実施例４と同じ操作を繰り返した。５０万
回のショットテスト終了後のツール作用面の状態を、微
分干渉顕微鏡で表面の変化を観察したところ、コーナー
の損耗と部分的な剥離が認められた。 比較例４ ＡｌＮ焼結体基板上に、ＳｉＣ中間層を形成することな
く、厚さ５０μｍの多結晶ダイヤモンド膜を直接形成し
た以外は、実施例５と同じ操作を繰り返した。５０万回
のショットテスト終了後のツール作用面の状態を、微分
干渉顕微鏡で表面の変化を観察したところ、多数のクラ
ックが認められた。実施例１〜６及び比較例１〜４の結
果を、第１表に示す。
に説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限
定されるものではない。 実施例１ 厚さ４mm、寸法１０mm×１０mmのＳｉＣ焼結体基板上
に、シランとプロパンの混合気体を用いて熱ＣＶＤ法に
より、厚さ４０μｍのＳｉＣ中間層を形成した。次い
で、ＳｉＣ基板を９００℃に加熱し、５０Torrの減圧下
にメタン０.８容量％、水素９９.２容量％の混合気体を
導入し、熱フィラメント法により２０時間ダイヤモンド
の気相合成を行い、ＳｉＣ中間層の上に厚さ４０μｍの
多結晶ダイヤモンド膜を形成し、さらにスカイフ研磨を
行って、ツール先端部を得た。このツール先端部を、オ
ーステナイト系低熱膨張率鋳鉄［(株)榎本鋳工所、ＣＮ
−５］製のシャンクに活性銀ろうを用いてろう付けし、
ボンディングツールを得た。このボンディングツールを
ボンダに取り付け、ツールの温度を５００℃に保ち、加
熱ステージに対して、ツール荷重５kg、加圧サイクル３
０回／分で、５０万回のショットテストを行った。テス
ト終了後のツール作用面の状態を、微分干渉顕微鏡で表
面の変化を観察したところ、異常は認められなかった。 実施例２ 厚さ４mm、寸法１０mm×１０mmのＳｉＣ焼結体基板上
に、シランとプロパンの混合気体を用いて熱ＣＶＤ法に
より、厚さ４０μｍのＳｉＣ中間層を形成した。次い
で、ＳｉＣ基板を９００℃に加熱し、５０Torrの減圧下
にメタン０.８容量％、水素９９.２容量％の混合気体を
導入し、マイクロ波プラズマ法により２０時間ダイヤモ
ンドの気相合成を行い、ＳｉＣ中間層の上に厚さ４０μ
ｍの多結晶ダイヤモンド膜を形成し、さらにスカイフ研
磨を行って、ツール先端部を得た。このツール先端部を
用いて、実施例１と同様にしてボンディングツールを作
製し、５０万回のショットテストを行った。テスト終了
後のツール作用面の状態を、微分干渉顕微鏡で表面の変
化を観察したところ、異常は認められなかった。 実施例３ 厚さ４mm、寸法１０mm×１０mmのＳｉＣ焼結体基板上
に、シランとプロパンの混合気体を用いて熱ＣＶＤ法に
より、厚さ８０μｍのＳｉＣ中間層を形成し、その表面
をダイヤモンドパウダーを用いて傷付けた。次いで、Ｓ
ｉＣ基板を９００℃に加熱し、５０Torrの減圧下にメタ
ン０.８容量％、水素９９.２容量％の混合気体を導入
し、熱フィラメント法により４０時間ダイヤモンドの気
相合成を行い、ＳｉＣ中間層の上に厚さ８０μｍの多結
晶ダイヤモンド膜を形成し、さらにスカイフ研磨を行っ
て、ツール先端部を得た。このツール先端部を用いて、
実施例１と同様にしてボンディングツールを作製し、５
０万回のショットテストを行った。テスト終了後のツー
ル作用面の状態を、微分干渉顕微鏡で表面の変化を観察
したところ、異常は認められなかった。 実施例４ 基板として、厚さ４mm、寸法１０mm×１０mmのＳｉ3Ｎ4
焼結体基板を用いた以外は、実施例１と同じ操作を繰り
返した。５０万回のショットテスト終了後のツール作用
面の状態を、微分干渉顕微鏡で表面の変化を観察したと
ころ、異常は認められなかった。 実施例５ 基板として、厚さ４mm、寸法１０mm×１０mmのＡｌＮ焼
結体基板を用いた以外は、実施例１と同じ操作を繰り返
した。５０万回のショットテスト終了後のツール作用面
の状態を、微分干渉顕微鏡で表面の変化を観察したとこ
ろ、異常は認められなかった。 実施例６ 熱ＣＶＤ法により形成するＳｉＣ中間層の厚さを１０μ
ｍとした以外は、実施例１と同じ操作を繰り返した。５
０万回のショットテスト終了後のツール作用面の状態
を、微分干渉顕微鏡で表面の変化を観察したところ、異
常は認められなかった。 比較例１ ＳｉＣ焼結体基板上に、ＰＶＤ法であるスパッタリング
法により厚さ１０μｍのＳｉＣ中間層を形成した以外
は、実施例１と同じ操作を繰り返した。５０万回のショ
ットテスト終了後のツール作用面の状態を、微分干渉顕
微鏡で表面の変化を観察したところ、中間層とダイヤモ
ンド膜の間で剥離が認められた。 比較例２ ＳｉＣ焼結体基板上に、ＳｉＣ中間層を形成することな
く、厚さ５０μｍの多結晶ダイヤモンド膜を直接形成し
た以外は、実施例１と同じ操作を繰り返した。５０万回
のショットテスト終了後のツール作用面の状態を、微分
干渉顕微鏡で表面の変化を観察したところ、わずかなク
ラックが認められた。 比較例３ Ｓｉ3Ｎ4焼結体基板上に、ＳｉＣ中間層を形成すること
なく、厚さ５０μｍの多結晶ダイヤモンド膜を直接形成
した以外は、実施例４と同じ操作を繰り返した。５０万
回のショットテスト終了後のツール作用面の状態を、微
分干渉顕微鏡で表面の変化を観察したところ、コーナー
の損耗と部分的な剥離が認められた。 比較例４ ＡｌＮ焼結体基板上に、ＳｉＣ中間層を形成することな
く、厚さ５０μｍの多結晶ダイヤモンド膜を直接形成し
た以外は、実施例５と同じ操作を繰り返した。５０万回
のショットテスト終了後のツール作用面の状態を、微分
干渉顕微鏡で表面の変化を観察したところ、多数のクラ
ックが認められた。実施例１〜６及び比較例１〜４の結
果を、第１表に示す。
【００１０】
【表１】
【００１１】第１表の結果から、熱ＣＶＤ法によるＳｉ
Ｃ中間層を設けた実施例１〜６のボンディングツール
は、５０万回のショットテスト終了後のツールの作用面
には異常は認められず、本発明のボンディングツールの
多結晶ダイヤモンド膜の密着性が良好であることが分か
る。これに対して、ＳｉＣ中間層をスパッタリング法で
形成した比較例１のボンディングツールは、５０万回の
ショットテスト終了後にツール作用面に剥離が認めら
れ、同じＳｉＣ中間層であっても、スパッタリング法に
よる中間層は熱ＣＶＤ法による中間層に比べて、多結晶
ダイヤモンド膜との密着力が弱いことが分かる。また、
ＳｉＣ中間層を有しない比較例２〜４のボンディングツ
ールは、５０万回のショットテスト終了後に、ツール作
用面にクラックやコーナーの損耗などが認められ、多結
晶ダイヤモンド膜の密着性が劣っている。
Ｃ中間層を設けた実施例１〜６のボンディングツール
は、５０万回のショットテスト終了後のツールの作用面
には異常は認められず、本発明のボンディングツールの
多結晶ダイヤモンド膜の密着性が良好であることが分か
る。これに対して、ＳｉＣ中間層をスパッタリング法で
形成した比較例１のボンディングツールは、５０万回の
ショットテスト終了後にツール作用面に剥離が認めら
れ、同じＳｉＣ中間層であっても、スパッタリング法に
よる中間層は熱ＣＶＤ法による中間層に比べて、多結晶
ダイヤモンド膜との密着力が弱いことが分かる。また、
ＳｉＣ中間層を有しない比較例２〜４のボンディングツ
ールは、５０万回のショットテスト終了後に、ツール作
用面にクラックやコーナーの損耗などが認められ、多結
晶ダイヤモンド膜の密着性が劣っている。
【００１２】
【発明の効果】本発明のボンディングツールは、ツール
作用面を構成する多結晶ダイヤモンド膜と基板との密着
性が良好で、長期間使用してもクラックや剥離の発生が
なく、特にＴＡＢ工程用のボンディングツールとして好
適に使用することができる。
作用面を構成する多結晶ダイヤモンド膜と基板との密着
性が良好で、長期間使用してもクラックや剥離の発生が
なく、特にＴＡＢ工程用のボンディングツールとして好
適に使用することができる。
【図１】図１は、ＴＡＢ工程の説明図である。
【図２】図２は、本発明のボンディングツールの一態様
の斜視図である。
の斜視図である。
１ 加熱ステージ ２ 熱絶縁体 ３ チップガイド ４ チップ ５ インナーリード ６ フィルムキャリヤ ７ テープガイド ８ 電極 ９ ボンディングツール １０ 加圧シリンダ １１ 基板 １２ ＳｉＣ中間層 １３ 多結晶ダイヤモンド膜 １４ ろう材 １５ シャンク
Claims (3)
- 【請求項１】ＳｉＣ焼結体の基板上にＣＶＤ法による厚
さ１０〜１００μｍのＳｉＣ中間層が形成され、該Ｓｉ
Ｃ中間層表面は粗面化処理してなり、該表面が厚さ２０
〜１００μｍで、面あらさがＲｍａｘ０.１μｍ以下の
多結晶ダイヤモンド膜がＣＶＤ法により被覆されてなる
ツール先端部を、シャンクにろう付けしてなることを特
徴とするボンディングツール。 - 【請求項２】ＳｉＣ焼結体の基板上に、ＣＶＤ法により
厚さ１０〜１００μｍのＳｉＣ中間層を形成したのち、
該ＳｉＣ中間層表面を粗面化処理し、該粗面化表面にＣ
ＶＤ法により厚さ２０〜１００μｍの多結晶ダイヤモン
ド膜を析出させ、多結晶ダイヤモンド膜表面を研磨して
面あらさがＲｍａｘ０.１μｍ以下の表面を形成して得
られるツール先端部をシャンクにろう付けすることを特
徴とするボンディングツールの製造方法。 - 【請求項３】粗面化処理が、中間層の表面にダイヤモン
ドパウダーによる傷付け若しくはダイヤモンドより軟質
の砥粒によるブラスト処理又はダイヤモンド砥石による
研削加工を施すことにより行う請求項２記載のボンディ
ングツールの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17533897A JP3247636B2 (ja) | 1997-06-16 | 1997-06-16 | ボンディングツール及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17533897A JP3247636B2 (ja) | 1997-06-16 | 1997-06-16 | ボンディングツール及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH118274A JPH118274A (ja) | 1999-01-12 |
| JP3247636B2 true JP3247636B2 (ja) | 2002-01-21 |
Family
ID=15994324
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17533897A Expired - Fee Related JP3247636B2 (ja) | 1997-06-16 | 1997-06-16 | ボンディングツール及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3247636B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9194189B2 (en) | 2011-09-19 | 2015-11-24 | Baker Hughes Incorporated | Methods of forming a cutting element for an earth-boring tool, a related cutting element, and an earth-boring tool including such a cutting element |
-
1997
- 1997-06-16 JP JP17533897A patent/JP3247636B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH118274A (ja) | 1999-01-12 |
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