JPH05299479A - ボンディングツールおよびその製造方法 - Google Patents
ボンディングツールおよびその製造方法Info
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- JPH05299479A JPH05299479A JP4104811A JP10481192A JPH05299479A JP H05299479 A JPH05299479 A JP H05299479A JP 4104811 A JP4104811 A JP 4104811A JP 10481192 A JP10481192 A JP 10481192A JP H05299479 A JPH05299479 A JP H05299479A
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- diamond
- tool
- film
- bonding
- ceramics
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- Wire Bonding (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 シャンク材にコーティング皮膜を設けて圧着
のための先端面を構成したボンディングツールにおい
て、膜の剥離や亀裂の発生が起こりにくいツールを提供
する。 【構成】 工具基体１１の表面を気相合成ダイヤモンド
を含む皮膜１４で覆ってなるボンディングツール１０に
おいて、皮膜１４で少なくとも圧着のための先端面を構
成する部分１３は気相合成ダイヤモンドからなり、か
つ、皮膜１４で工具基体１１と密着する部分１２は金属
またはセラミックスと気相合成ダイヤモンドが混在して
いるツール。
のための先端面を構成したボンディングツールにおい
て、膜の剥離や亀裂の発生が起こりにくいツールを提供
する。 【構成】 工具基体１１の表面を気相合成ダイヤモンド
を含む皮膜１４で覆ってなるボンディングツール１０に
おいて、皮膜１４で少なくとも圧着のための先端面を構
成する部分１３は気相合成ダイヤモンドからなり、か
つ、皮膜１４で工具基体１１と密着する部分１２は金属
またはセラミックスと気相合成ダイヤモンドが混在して
いるツール。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体チップの製造過
程で使用されるＴＡＢ用ボンディングツールとその製造
方法に関する。
程で使用されるＴＡＢ用ボンディングツールとその製造
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】ＬＳ
Ｉの実装において、ＴＡＢ方式が急速に利用され始めて
きた。ＴＡＢ方式とは、ＬＳＩチップ上に形成された多
数の電極とフィルムキャリアテープ上のリード線を、加
熱されたボンディングツールで一括接合する方式であ
る。
Ｉの実装において、ＴＡＢ方式が急速に利用され始めて
きた。ＴＡＢ方式とは、ＬＳＩチップ上に形成された多
数の電極とフィルムキャリアテープ上のリード線を、加
熱されたボンディングツールで一括接合する方式であ
る。
【０００３】このＴＡＢ方式に用いられるボンディング
ツールには、長時間にわたる高温下での繰り返し使用に
耐える高い信頼性が要求されることから、耐熱性、耐摩
耗性に優れた素材を用いることが必要となってくる。
ツールには、長時間にわたる高温下での繰り返し使用に
耐える高い信頼性が要求されることから、耐熱性、耐摩
耗性に優れた素材を用いることが必要となってくる。
【０００４】これらの要求特性を満たすものとして、従
来、ボンディングツールの先端部には、合成または天然
のダイヤモンド単結晶、バインダレスｃＢＮ結晶体、ダ
イヤモンド焼結体等が接合され使用されてきた。
来、ボンディングツールの先端部には、合成または天然
のダイヤモンド単結晶、バインダレスｃＢＮ結晶体、ダ
イヤモンド焼結体等が接合され使用されてきた。
【０００５】しかしながら、天然のダイヤモンド単結晶
は不純物が多く含まれていたり、結晶方位がそろってい
ない等の影響で性能のばらつきが大きく、さらに７〜８
ｍｍ四方以上の大型サイズのものは供給が困難であっ
た。
は不純物が多く含まれていたり、結晶方位がそろってい
ない等の影響で性能のばらつきが大きく、さらに７〜８
ｍｍ四方以上の大型サイズのものは供給が困難であっ
た。
【０００６】一方、合成のダイヤモンド単結晶は性能的
には最も優れた素材ではあるが、他の材質に比較して非
常に高価なため、限定された用途でしか使われていない
のが実情である。
には最も優れた素材ではあるが、他の材質に比較して非
常に高価なため、限定された用途でしか使われていない
のが実情である。
【０００７】また、バインダレスｃＢＮ焼結体、ダイヤ
モンド焼結体については、前者がダイヤモンドを主成分
とする材質に対して耐摩耗性の点で劣り、後者は結合材
を含有するため高温で先端面が大きく反り均一にリード
線を加圧できない、等の問題を抱えており、ユーザにと
っては必ずしも満足できるものではなかった。
モンド焼結体については、前者がダイヤモンドを主成分
とする材質に対して耐摩耗性の点で劣り、後者は結合材
を含有するため高温で先端面が大きく反り均一にリード
線を加圧できない、等の問題を抱えており、ユーザにと
っては必ずしも満足できるものではなかった。
【０００８】これらに対し、気相合成された多結晶ダイ
ヤモンド（以下に気相合成ダイヤモンドと略す）は結合
材が含有されないため、ダイヤモンド素材の特徴を十分
に生かすことができ、しかも、サイズの大きいものを安
価にかつ安定して供給できる。このようなことから、気
相合成ダイヤモンドはボンディングツールに適切な素材
として最近利用されてきている。
ヤモンド（以下に気相合成ダイヤモンドと略す）は結合
材が含有されないため、ダイヤモンド素材の特徴を十分
に生かすことができ、しかも、サイズの大きいものを安
価にかつ安定して供給できる。このようなことから、気
相合成ダイヤモンドはボンディングツールに適切な素材
として最近利用されてきている。
【０００９】このような気相合成ダイヤモンドは、メタ
ン等の炭化水素と水素を主成分とする原料ガスを低圧下
で分解・励起させる化学蒸着（ＣＶＤ）によって作製さ
れる。
ン等の炭化水素と水素を主成分とする原料ガスを低圧下
で分解・励起させる化学蒸着（ＣＶＤ）によって作製さ
れる。
【００１０】気相合成ダイヤモンドを用いるボンディン
グツールとして、たとえば、気相合成により得られたダ
イヤモンドをシャンク材にろう付けしたものが挙げられ
る。このようなツールにおいて、ダイヤモンドは、シャ
ンク材に直接ろう付けされるか、または、適当な基材上
に蒸着され、この基材を介してろう付けされる。
グツールとして、たとえば、気相合成により得られたダ
イヤモンドをシャンク材にろう付けしたものが挙げられ
る。このようなツールにおいて、ダイヤモンドは、シャ
ンク材に直接ろう付けされるか、または、適当な基材上
に蒸着され、この基材を介してろう付けされる。
【００１１】一方、シャンク材に気相合成でダイヤモン
ドを直接コーティングしたボンディングツールも開発さ
れている。たとえば、特開昭６４−５０２６には、一体
物のステンレス材表面にＣＶＤによってダイヤモンド皮
膜を形成して、圧着のための先端面を構成したツールが
開示されている。このようなツールは、ダイヤモンドを
シャンク材にろう付けしたツールよりも少ない工程数で
製造することができ、コストも安く抑えられる。
ドを直接コーティングしたボンディングツールも開発さ
れている。たとえば、特開昭６４−５０２６には、一体
物のステンレス材表面にＣＶＤによってダイヤモンド皮
膜を形成して、圧着のための先端面を構成したツールが
開示されている。このようなツールは、ダイヤモンドを
シャンク材にろう付けしたツールよりも少ない工程数で
製造することができ、コストも安く抑えられる。
【００１２】しかしながら、気相合成でダイヤモンドを
シャンク材にコーティングしたツールは、ダイヤモンド
膜のシャンク材に対する密着強度が低いため、使用中に
膜の剥離や亀裂の発生が起こりやすく、耐久性に劣って
いた。
シャンク材にコーティングしたツールは、ダイヤモンド
膜のシャンク材に対する密着強度が低いため、使用中に
膜の剥離や亀裂の発生が起こりやすく、耐久性に劣って
いた。
【００１３】本発明の目的は、シャンク材にコーティン
グ皮膜を設けて圧着のための先端面を構成したボンディ
ングツールにおいて、膜の剥離や亀裂の発生が起こりに
くく、より耐久性に優れたツールを提供することにあ
る。
グ皮膜を設けて圧着のための先端面を構成したボンディ
ングツールにおいて、膜の剥離や亀裂の発生が起こりに
くく、より耐久性に優れたツールを提供することにあ
る。
【００１４】
【課題を解決するための手段】第１の発明に従うボンデ
ィングツールは、工具基体の表面を気相合成ダイヤモン
ドを含む皮膜で覆ってなるツールにおいて、上記皮膜で
少なくとも圧着のための先端面を構成する部分は気相合
成ダイヤモンドからなり、かつ上記皮膜で工具基体との
密着に関与する部分は、気相合成ダイヤモンドの含有量
が減じられているとともに、ダイヤモンドよりも工具基
体に近い熱膨張係数を有する金属およびセラミックスの
少なくともいずれかを含有する。
ィングツールは、工具基体の表面を気相合成ダイヤモン
ドを含む皮膜で覆ってなるツールにおいて、上記皮膜で
少なくとも圧着のための先端面を構成する部分は気相合
成ダイヤモンドからなり、かつ上記皮膜で工具基体との
密着に関与する部分は、気相合成ダイヤモンドの含有量
が減じられているとともに、ダイヤモンドよりも工具基
体に近い熱膨張係数を有する金属およびセラミックスの
少なくともいずれかを含有する。
【００１５】また、第１の発明に従うボンディングツー
ルを製造するための方法が提供される。
ルを製造するための方法が提供される。
【００１６】第２の発明に従うボンディングツールの製
造方法は、工具基体の表面を気相合成ダイヤモンドを含
む皮膜で覆ってなるボンディングツールの製造方法であ
って、上記皮膜を設けるべき面を有する工具基体を準備
する工程と、上記面上に、ダイヤモンドよりも工具基体
に熱膨張係数が近い金属およびセラミックスの少なくと
もいずれかの粉末を供給しながら、気相合成によりダイ
ヤモンドを堆積させて皮膜を形成していく工程と、金属
およびセラミックスの供給を停止して、気相合成による
ダイヤモンドの堆積のみを続行し、皮膜の形成を完了さ
せる工程とを備える。
造方法は、工具基体の表面を気相合成ダイヤモンドを含
む皮膜で覆ってなるボンディングツールの製造方法であ
って、上記皮膜を設けるべき面を有する工具基体を準備
する工程と、上記面上に、ダイヤモンドよりも工具基体
に熱膨張係数が近い金属およびセラミックスの少なくと
もいずれかの粉末を供給しながら、気相合成によりダイ
ヤモンドを堆積させて皮膜を形成していく工程と、金属
およびセラミックスの供給を停止して、気相合成による
ダイヤモンドの堆積のみを続行し、皮膜の形成を完了さ
せる工程とを備える。
【００１７】第１および第２の発明において、工具基体
を構成する材料として、たとえば、Ｍｏ、Ｗ、Ｆｅ−Ｎ
ｉ合金（たとえばインバー）、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金
（たとえばスーパーインバー）、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｃｒ合金
（たとえばステンレスインバー）、Ｆｅ−Ｐｔ合金、Ｆ
ｅ−Ｐｄ合金、コバール（Ｎｉ２９％、Ｃｏ１７％、Ｆ
ｅ残部）、Ｃｕ−Ｗ合金、ＷＣ−Ｃｏ合金、ＷＣ−Ｔｉ
Ｃ−Ｃｏ合金、Ｗ−Ｎｉ合金およびステンレス鋼などを
用いることができる。
を構成する材料として、たとえば、Ｍｏ、Ｗ、Ｆｅ−Ｎ
ｉ合金（たとえばインバー）、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金
（たとえばスーパーインバー）、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｃｒ合金
（たとえばステンレスインバー）、Ｆｅ−Ｐｔ合金、Ｆ
ｅ−Ｐｄ合金、コバール（Ｎｉ２９％、Ｃｏ１７％、Ｆ
ｅ残部）、Ｃｕ−Ｗ合金、ＷＣ−Ｃｏ合金、ＷＣ−Ｔｉ
Ｃ−Ｃｏ合金、Ｗ−Ｎｉ合金およびステンレス鋼などを
用いることができる。
【００１８】第１および第２の発明において、皮膜に含
有される金属として、たとえば、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｒ、Ｃ
ｏ、Ｎｉ、Ｆｅ等を用いることができ、セラミックスと
して、たとえば、ＳｉＣ、Ｓｉ3 Ｎ4 、ＷＣおよびＢＮ
等を用いることができる。
有される金属として、たとえば、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｒ、Ｃ
ｏ、Ｎｉ、Ｆｅ等を用いることができ、セラミックスと
して、たとえば、ＳｉＣ、Ｓｉ3 Ｎ4 、ＷＣおよびＢＮ
等を用いることができる。
【００１９】本発明に従って、工具基体との密着に関与
する部分に含有される材料は、上記金属およびセラミッ
クスの中から、ダイヤモンドとの密着性および工具基体
との密着性ならびに熱膨張係数を考慮して、適宜、適当
なものが選択され、あるいは組合わされることが望まし
い。
する部分に含有される材料は、上記金属およびセラミッ
クスの中から、ダイヤモンドとの密着性および工具基体
との密着性ならびに熱膨張係数を考慮して、適宜、適当
なものが選択され、あるいは組合わされることが望まし
い。
【００２０】気相合成ダイヤモンドとの密着性に関して
は、ＳｉＣ、Ｓｉ3 Ｎ4 、ＷＣ、ＢＮ、Ｍｏ、Ｗがより
好ましく、ダイヤモンドとの密着性は、ＳｉＣ、Ｓｉ3
Ｎ4、ＷＣ、ＢＮ、Ｍｏ、Ｗの順で優れている。
は、ＳｉＣ、Ｓｉ3 Ｎ4 、ＷＣ、ＢＮ、Ｍｏ、Ｗがより
好ましく、ダイヤモンドとの密着性は、ＳｉＣ、Ｓｉ3
Ｎ4、ＷＣ、ＢＮ、Ｍｏ、Ｗの順で優れている。
【００２１】一方、上述した材料からなる工具基体との
密着性に関しては、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ
がより好ましい。
密着性に関しては、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ
がより好ましい。
【００２２】以上のことから、たとえば、皮膜において
工具基体により近い部分には、工具基材との密着性に優
れたＭｏ、Ｗ、Ｃｒ、Ｃｏ、ＮｉまたはＦｅを多く含有
させる一方、皮膜において気相合成ダイヤモンドにより
近い部分にはＳｉＣ、Ｓｉ3Ｎ4 、ＷＣ、ＢＮ、Ｍｏま
たはＷを多く存在させることも好ましい。
工具基体により近い部分には、工具基材との密着性に優
れたＭｏ、Ｗ、Ｃｒ、Ｃｏ、ＮｉまたはＦｅを多く含有
させる一方、皮膜において気相合成ダイヤモンドにより
近い部分にはＳｉＣ、Ｓｉ3Ｎ4 、ＷＣ、ＢＮ、Ｍｏま
たはＷを多く存在させることも好ましい。
【００２３】第１および第２の発明において、気相合成
によるダイヤモンドの形成には、種々の気相法が適用で
きる。たとえば、熱電子放射やプラズマ放電を利用して
原料ガスを分解・励起させるＣＶＤや燃焼炎を用いたＣ
ＶＤが有効である。
によるダイヤモンドの形成には、種々の気相法が適用で
きる。たとえば、熱電子放射やプラズマ放電を利用して
原料ガスを分解・励起させるＣＶＤや燃焼炎を用いたＣ
ＶＤが有効である。
【００２４】また、原料ガスとしては、たとえば、メタ
ン、エタン、プロパンなどの炭化水素、メタノール、エ
タノールなどのアルコールまたはエステルなどの有機炭
素化合物と水素とを主成分として混合したガスを用いる
ことができる。なお、これら以外に、アルゴンなどの不
活性ガスや酸素、一酸化炭素、水などが、ダイヤモンド
の合成反応やその特性を阻害しない範囲で原料中に含有
されていてもよい。
ン、エタン、プロパンなどの炭化水素、メタノール、エ
タノールなどのアルコールまたはエステルなどの有機炭
素化合物と水素とを主成分として混合したガスを用いる
ことができる。なお、これら以外に、アルゴンなどの不
活性ガスや酸素、一酸化炭素、水などが、ダイヤモンド
の合成反応やその特性を阻害しない範囲で原料中に含有
されていてもよい。
【００２５】本発明において、工具基体を覆い、気相合
成ダイヤモンドを含む皮膜の厚みは、たとえば、５〜１
００００μｍが好ましく、２００〜１０００μｍがより
好ましい。
成ダイヤモンドを含む皮膜の厚みは、たとえば、５〜１
００００μｍが好ましく、２００〜１０００μｍがより
好ましい。
【００２６】この皮膜において、気相合成ダイヤモンド
からなり、ツールの先端面を構成する部分の厚みは、た
とえば、皮膜全体の厚みの５％〜９５％が好ましく、２
０％〜６０％がより好ましい。
からなり、ツールの先端面を構成する部分の厚みは、た
とえば、皮膜全体の厚みの５％〜９５％が好ましく、２
０％〜６０％がより好ましい。
【００２７】一方、この皮膜において、工具基体との密
着に関与し、金属またはセラミックスを含有する部分の
厚みは、たとえば、皮膜全体の厚みの５〜９５％が好ま
しく、４０〜８０％がより好ましい。
着に関与し、金属またはセラミックスを含有する部分の
厚みは、たとえば、皮膜全体の厚みの５〜９５％が好ま
しく、４０〜８０％がより好ましい。
【００２８】また、本発明において、金属またはセラミ
ックスは、たとえば２０％の体積率で皮膜の工具基体と
密着する部分に含有させることができる。
ックスは、たとえば２０％の体積率で皮膜の工具基体と
密着する部分に含有させることができる。
【００２９】第２の発明において、皮膜中に含有させる
金属またはセラミックスの粉末は、たとえば、０．１〜
３００μｍの粒径のものが好ましく、０．２〜６０μｍ
の粒径のものがより好ましい。
金属またはセラミックスの粉末は、たとえば、０．１〜
３００μｍの粒径のものが好ましく、０．２〜６０μｍ
の粒径のものがより好ましい。
【００３０】この粉末は、ダイヤモンドの気相合成に用
いる原料ガスの流れに供給することで、工具基体上にダ
イヤモンドとともに密着させることができる。この際、
粉末は一旦完全に溶融されてもよいし、半溶融でもよ
く、また全く溶融されなくともよい。粉末の状態は、高
温プラズマジェットが温度分布を有するので、どの位置
に粉末を供給するかによって容易に調節することができ
る。さらに、粉末の大きさにより、熱容量が異なるの
で、大きさを変えることで同様に制御が可能となる。
いる原料ガスの流れに供給することで、工具基体上にダ
イヤモンドとともに密着させることができる。この際、
粉末は一旦完全に溶融されてもよいし、半溶融でもよ
く、また全く溶融されなくともよい。粉末の状態は、高
温プラズマジェットが温度分布を有するので、どの位置
に粉末を供給するかによって容易に調節することができ
る。さらに、粉末の大きさにより、熱容量が異なるの
で、大きさを変えることで同様に制御が可能となる。
【００３１】このような粉末を供給しながらの皮膜形成
は、たとえば、公知のＣＶＤに従って行なうことができ
るが、高温プラズマＣＶＤを用いた溶射プロセスに従っ
て行なうのがより好ましい。
は、たとえば、公知のＣＶＤに従って行なうことができ
るが、高温プラズマＣＶＤを用いた溶射プロセスに従っ
て行なうのがより好ましい。
【００３２】
【発明の作用効果】第１の発明に従うボンディングツー
ルでは、工具基体の表面を覆う皮膜において、先端面を
構成する部分は気相合成ダイヤモンドからなり、耐熱
性、耐摩耗性、耐欠損性に優れている。
ルでは、工具基体の表面を覆う皮膜において、先端面を
構成する部分は気相合成ダイヤモンドからなり、耐熱
性、耐摩耗性、耐欠損性に優れている。
【００３３】しかも、この先端面を構成する部分は、金
属またはセラミックスと気相合成ダイヤモンドが混在す
る部分を介して工具基体に接着されている。
属またはセラミックスと気相合成ダイヤモンドが混在す
る部分を介して工具基体に接着されている。
【００３４】金属またはセラミックスとダイヤモンドが
混合された部分は、ダイヤモンド単独よりも強く工具基
体に密着する。また、この部分に含有される気相合成ダ
イヤモンドは、先端面を構成する気相合成ダイヤモンド
に続いているため、この部分と先端面を構成する部分は
皮膜として一体のものである。したがって、この発明の
ボンディングツールは、その表面が耐熱性、耐摩耗性お
よび耐欠損性に優れた皮膜が強固に工具基体に密着して
いるものである。
混合された部分は、ダイヤモンド単独よりも強く工具基
体に密着する。また、この部分に含有される気相合成ダ
イヤモンドは、先端面を構成する気相合成ダイヤモンド
に続いているため、この部分と先端面を構成する部分は
皮膜として一体のものである。したがって、この発明の
ボンディングツールは、その表面が耐熱性、耐摩耗性お
よび耐欠損性に優れた皮膜が強固に工具基体に密着して
いるものである。
【００３５】加えて、含有される金属およびセラミック
スは、ダイヤモンドより工具基体に近い熱膨張係数を有
するため、皮膜において金属またはセラミックスを含
み、工具基体と密着する部分は、使用時に熱膨張係数の
差に起因して発生する内部応力が従来よりも小さく、使
用時における皮膜の剥離を防止する役割を果たしてい
る。
スは、ダイヤモンドより工具基体に近い熱膨張係数を有
するため、皮膜において金属またはセラミックスを含
み、工具基体と密着する部分は、使用時に熱膨張係数の
差に起因して発生する内部応力が従来よりも小さく、使
用時における皮膜の剥離を防止する役割を果たしてい
る。
【００３６】また、金属またはセラミックスを含む部分
は、先端面を構成するダイヤモンドと工具基体との熱膨
張係数の差を緩和する役割も果たしている。このため、
使用時に繰り返される熱ショックにより皮膜が剥離した
り、皮膜に亀裂が発生したりするのが防止される。
は、先端面を構成するダイヤモンドと工具基体との熱膨
張係数の差を緩和する役割も果たしている。このため、
使用時に繰り返される熱ショックにより皮膜が剥離した
り、皮膜に亀裂が発生したりするのが防止される。
【００３７】さらに、金属またはセラミックスを含む部
分は、皮膜の靭性を向上をさせるため、皮膜はより耐摩
耗性および耐欠損性に優れたものとなっている。
分は、皮膜の靭性を向上をさせるため、皮膜はより耐摩
耗性および耐欠損性に優れたものとなっている。
【００３８】以上示したように、第１の発明に従うボン
ディングツールは、ダイヤモンドを直接被覆した従来の
ツールよりも皮膜が工具基体に強く密着しており、作動
面の耐熱性および耐摩耗性がより向上されたものとなっ
ている。このようなツールは、従来よりも耐久性に優れ
ている。
ディングツールは、ダイヤモンドを直接被覆した従来の
ツールよりも皮膜が工具基体に強く密着しており、作動
面の耐熱性および耐摩耗性がより向上されたものとなっ
ている。このようなツールは、従来よりも耐久性に優れ
ている。
【００３９】第２の発明に従う製造方法によれば、ま
ず、工具基体の面上にダイヤモンドよりも熱膨張係数が
工具基体に近い金属またはセラミックスの粉末を供給し
ながら気相合成によりダイヤモンドを堆積させていき、
金属またはセラミックスとダイヤモンドが混在する層を
形成していく。この層は、上述したように、工具基体と
の密着性に優れ、しかもダイヤモンドと工具基体との熱
膨張係数の差を緩和する役割を果たす。
ず、工具基体の面上にダイヤモンドよりも熱膨張係数が
工具基体に近い金属またはセラミックスの粉末を供給し
ながら気相合成によりダイヤモンドを堆積させていき、
金属またはセラミックスとダイヤモンドが混在する層を
形成していく。この層は、上述したように、工具基体と
の密着性に優れ、しかもダイヤモンドと工具基体との熱
膨張係数の差を緩和する役割を果たす。
【００４０】また、粉末が溶融しない条件で粉末を供給
する場合には、粉末の粒子を核としてダイヤモンドを成
長させることもでき、気相合成ダイヤモンドがバインダ
となった供給粉末との混合相が得られ、ダイヤモンドと
粉末との密着性も非常に良い。
する場合には、粉末の粒子を核としてダイヤモンドを成
長させることもでき、気相合成ダイヤモンドがバインダ
となった供給粉末との混合相が得られ、ダイヤモンドと
粉末との密着性も非常に良い。
【００４１】この製造方法では、上記混合層が工具基体
上に適当な厚みで形成された後、粉末の供給を停止さ
せ、引続きダイヤモンドの気相成長を行なう。これによ
り、ダイヤモンドからなる工具先端面を形成することが
できる。この先端面は、上述したように、耐熱性、耐摩
耗性、および耐欠損性に優れている。
上に適当な厚みで形成された後、粉末の供給を停止さ
せ、引続きダイヤモンドの気相成長を行なう。これによ
り、ダイヤモンドからなる工具先端面を形成することが
できる。この先端面は、上述したように、耐熱性、耐摩
耗性、および耐欠損性に優れている。
【００４２】また、粉末の供給をやめ、ダイヤモンドの
気相合成を続行する工程をとることで、上記混合層とダ
イヤモンド層が一体となった皮膜を形成することがで
き、しかもこの皮膜は上述したように工具基体に強く密
着するとともに、優れた耐久性を備える。
気相合成を続行する工程をとることで、上記混合層とダ
イヤモンド層が一体となった皮膜を形成することがで
き、しかもこの皮膜は上述したように工具基体に強く密
着するとともに、優れた耐久性を備える。
【００４３】以上の工程は、たとえば曲面上に皮膜を強
く密着されたツールを形成させる場合にも有用である。
く密着されたツールを形成させる場合にも有用である。
【００４４】また、このような皮膜形成工程は、一連の
工程であり、一度工具基体をたとえばＣＶＤ装置にセッ
トすれば、ダイヤモンドを堆積させながら、粉末の供給
時期を適宜設けるだけで、ボンディングの動作面を構成
する皮膜を工具基体に強く密着させたボンディングツー
ルを完成させることができる。
工程であり、一度工具基体をたとえばＣＶＤ装置にセッ
トすれば、ダイヤモンドを堆積させながら、粉末の供給
時期を適宜設けるだけで、ボンディングの動作面を構成
する皮膜を工具基体に強く密着させたボンディングツー
ルを完成させることができる。
【００４５】以上示すように、この製造方法によれば、
非常にシンプルな工程で、耐久性に優れたボンディング
ツールを製造することができ、そのコストも抑えること
ができる。
非常にシンプルな工程で、耐久性に優れたボンディング
ツールを製造することができ、そのコストも抑えること
ができる。
【００４６】
【実施例】図１は、本発明のボンディングツールを製造
するにあたって、工具基体上に皮膜を形成するための装
置を示している。
するにあたって、工具基体上に皮膜を形成するための装
置を示している。
【００４７】図を参照しながら本発明に従うツールの製
造方法について以下に説明する。図１に示す装置は、高
温プラズマＣＶＤを行なうためのものであり、排気口５
から排気可能な真空チャンバ１内に放電のための陰極２
および陽極３が設けられる。陰極２と陽極３の間には、
電源４により直流電圧が印加される。
造方法について以下に説明する。図１に示す装置は、高
温プラズマＣＶＤを行なうためのものであり、排気口５
から排気可能な真空チャンバ１内に放電のための陰極２
および陽極３が設けられる。陰極２と陽極３の間には、
電源４により直流電圧が印加される。
【００４８】ダイヤモンド合成のための原料ガスは図の
矢印に示すように、上記電極の間を通って供給され、そ
の供給口６での放電により分解・励起されてプラズマを
生成するようになる。なお、このプラズマ生成からダイ
ヤモンド形成に至る一連の操作において真空チャンバ１
内は低圧にされている。
矢印に示すように、上記電極の間を通って供給され、そ
の供給口６での放電により分解・励起されてプラズマを
生成するようになる。なお、このプラズマ生成からダイ
ヤモンド形成に至る一連の操作において真空チャンバ１
内は低圧にされている。
【００４９】生成したプラズマは、その移動方向に設け
られホルダ７にセットされたシャンク８の面に当りダイ
ヤモンドを成長させる。このダイヤモンド成長と同時に
配管９を通じて金属またはセラミックスの微粉末をシャ
ンク８上に供給すれば、シャンク面上に金属またはセラ
ミックスとダイヤモンドが混在する層が形成されてい
く。この際、粉末の供給位置を調節することで、粉末を
溶融、半溶融、未溶融のいずれの状態でも基材表面に供
給できる。
られホルダ７にセットされたシャンク８の面に当りダイ
ヤモンドを成長させる。このダイヤモンド成長と同時に
配管９を通じて金属またはセラミックスの微粉末をシャ
ンク８上に供給すれば、シャンク面上に金属またはセラ
ミックスとダイヤモンドが混在する層が形成されてい
く。この際、粉末の供給位置を調節することで、粉末を
溶融、半溶融、未溶融のいずれの状態でも基材表面に供
給できる。
【００５０】この層が適当な厚みになったら、金属また
はセラミックスの供給を停止し、ダイヤモンドの蒸着を
さらに続行させ、ダイヤモンド層を適当な厚さで堆積さ
せる。
はセラミックスの供給を停止し、ダイヤモンドの蒸着を
さらに続行させ、ダイヤモンド層を適当な厚さで堆積さ
せる。
【００５１】以上のようにして、先端面は少なくともダ
イヤモンドで構成され、シャンクとの密着部分は金属ま
たはセラミックスとダイヤモンドが混在する皮膜が形成
される。
イヤモンドで構成され、シャンクとの密着部分は金属ま
たはセラミックスとダイヤモンドが混在する皮膜が形成
される。
【００５２】上記装置を用いて、公知の高温プラズマＣ
ＶＤ法に従い、Ｍｏからなるシャンク上に、まず、ダイ
ヤモンド複合層を約１００μｍの厚みで形成させた。形
成条件は次のとおりである。
ＶＤ法に従い、Ｍｏからなるシャンク上に、まず、ダイ
ヤモンド複合層を約１００μｍの厚みで形成させた。形
成条件は次のとおりである。
【００５３】 原料ガス（流量）：ＣＨ4 ／Ｈ2 ＝２％、Ａｒ／Ｈ2 ＝
１００％、総流量３０００ｃｃ 圧力：１５０Ｔｏｒｒ 基板温度：９００℃ 放電電圧：６０Ｖ 放電電流：６０Ａ 供給粉末：粒径２０〜３０μｍのＳｉＣおよびＭｏ 粉末供給量：１ｇ／ｍｉｎ、総量３０ｇ この際、Ｍｏは溶融、ＳｉＣは未溶融となる条件で粉末
を供給した。
１００％、総流量３０００ｃｃ 圧力：１５０Ｔｏｒｒ 基板温度：９００℃ 放電電圧：６０Ｖ 放電電流：６０Ａ 供給粉末：粒径２０〜３０μｍのＳｉＣおよびＭｏ 粉末供給量：１ｇ／ｍｉｎ、総量３０ｇ この際、Ｍｏは溶融、ＳｉＣは未溶融となる条件で粉末
を供給した。
【００５４】次に、上記条件中、粉末供給のみを停止さ
せて、約２００μｍの厚みでダイヤモンドを堆積させ
た。
せて、約２００μｍの厚みでダイヤモンドを堆積させ
た。
【００５５】その後、皮膜をコーティングしたシャンク
を装置から取出し、先端のダイヤモンド面をラップ処理
して、Ｒmax ＝０．１の先端面を形成した。
を装置から取出し、先端のダイヤモンド面をラップ処理
して、Ｒmax ＝０．１の先端面を形成した。
【００５６】このようにして作製されたツールの主要部
は、図２（ａ）に示すとおりであり、ボンディングツー
ル１０において、シャンク１１上にＳｉＣおよびＭｏを
含むダイヤモンド複合層１２およびダイヤモンド層１３
が順次堆積された皮膜１４が形成されている。
は、図２（ａ）に示すとおりであり、ボンディングツー
ル１０において、シャンク１１上にＳｉＣおよびＭｏを
含むダイヤモンド複合層１２およびダイヤモンド層１３
が順次堆積された皮膜１４が形成されている。
【００５７】また、ボンディングツール１０全体の形状
は、図２（ｂ）に示すとおりであり、Ｍｏからなる一体
物のシャンク１１の先端に皮膜１４が設けられている。
は、図２（ｂ）に示すとおりであり、Ｍｏからなる一体
物のシャンク１１の先端に皮膜１４が設けられている。
【００５８】以上のように構成されるボンディングツー
ルの耐久テストをボンディング装置に実装して行なった
ところ、１２０万回の使用に耐えた。
ルの耐久テストをボンディング装置に実装して行なった
ところ、１２０万回の使用に耐えた。
【００５９】比較例一方、上記実施例と同じ装置を用
い、同じ材質のシャンク上に粉末の供給を行なわずに次
の条件でダイヤモンド皮膜を形成させた。
い、同じ材質のシャンク上に粉末の供給を行なわずに次
の条件でダイヤモンド皮膜を形成させた。
【００６０】 原料ガス（流量）：ＣＨ4 ／Ｈ2 ＝３％、Ａｒ／Ｈ2 ＝
１００％、総流量３０００ｃｃ 圧力：２００Ｔｏｒｒ 基板温度：８８０℃ 放電電圧：７０Ｖ 放電電流：６２Ａ 以上の条件で約１５０μｍのダイヤモンド皮膜をシャン
ク上に形成しようとしたが、コーティングの終了後、形
成したダイヤモンド膜がＭｏからなるシャンク材より剥
離してしまった。
１００％、総流量３０００ｃｃ 圧力：２００Ｔｏｒｒ 基板温度：８８０℃ 放電電圧：７０Ｖ 放電電流：６２Ａ 以上の条件で約１５０μｍのダイヤモンド皮膜をシャン
ク上に形成しようとしたが、コーティングの終了後、形
成したダイヤモンド膜がＭｏからなるシャンク材より剥
離してしまった。
【図１】本発明に従ってボンディングツールを製造する
ための装置を示す模式図である。
ための装置を示す模式図である。
【図２】本発明に従うボンディングツールの一具体例を
示す（ａ）断面図、（ｂ）側面図である。
示す（ａ）断面図、（ｂ）側面図である。
１ 真空チャンバ ２ 陰極 ３ 陽極 ４ 電源 ５ 排気口 ７ ホルダ ８ シャンク １０ ボンディングツール １１ シャンク １２ ダイヤモンド複合層 １３ ダイヤモンド層 １４ 皮膜
Claims (2)
- 【請求項１】 工具基体の表面を気相合成された多結晶
ダイヤモンドを含む皮膜で覆ってなるボンディングツー
ルにおいて、 前記皮膜で少なくとも圧着のための先端面を構成する部
分は気相合成ダイヤモンドからなり、かつ前記皮膜で前
記工具基体との密着に関与する部分は、前記多結晶ダイ
ヤモンドの含有量が減じられているとともに、ダイヤモ
ンドよりも前記工具基体に近い熱膨張係数を有する金属
およびセラミックスの少なくともいずれかを含有する、
ボンディングツール。 - 【請求項２】 工具基体の表面を気相合成された多結晶
ダイヤモンドを含む皮膜で覆ってなるボンディングツー
ルの製造方法であって、 前記皮膜を設けるべき面を有する工具基体を準備する工
程と、 前記面上に、ダイヤモンドよりも前記工具基体に熱膨張
係数が近い金属およびセラミックスの少なくともいずれ
かの粉末を供給しながら、気相合成によりダイヤモンド
を堆積させて前記皮膜を形成していく工程と、 前記金属およびセラミックスの供給を停止して、気相合
成によるダイヤモンドの堆積のみを続行し、前記皮膜の
形成を完了させる工程とを備える、ボンディングツール
の製造方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4104811A JPH05299479A (ja) | 1992-04-23 | 1992-04-23 | ボンディングツールおよびその製造方法 |
| US08/041,545 US5370299A (en) | 1992-04-23 | 1993-04-02 | Bonding tool having diamond head and method of manufacturing the same |
| EP93106560A EP0567124B1 (en) | 1992-04-23 | 1993-04-22 | Bonding tool having diamond head and method of manufacturing the same |
| KR1019930006766A KR0133165B1 (ko) | 1992-04-23 | 1993-04-22 | 다이아몬드헤드를 갖는 본딩툴 및 이의제조방법 |
| DE69313911T DE69313911T2 (de) | 1992-04-23 | 1993-04-22 | Verbindungswerkzeug mit Diamantkopf und dessen Herstellungsverfahren |
| US08/309,842 US5516027A (en) | 1992-04-23 | 1994-09-20 | Bonding tool having a diamond head and method of manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4104811A JPH05299479A (ja) | 1992-04-23 | 1992-04-23 | ボンディングツールおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05299479A true JPH05299479A (ja) | 1993-11-12 |
Family
ID=14390804
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4104811A Withdrawn JPH05299479A (ja) | 1992-04-23 | 1992-04-23 | ボンディングツールおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05299479A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0910122A1 (en) * | 1996-05-27 | 1999-04-21 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Tool chip, bonding tool with the tool chip, and method for controlling the bonding tool |
| KR100671442B1 (ko) * | 2006-08-28 | 2007-01-19 | 차인선 | 다이아몬드 바이트 제조 공정용 용접장치 |
| KR20210138279A (ko) * | 2020-05-12 | 2021-11-19 | 한국야금 주식회사 | 다이아몬드 피복 본딩 공구 |
-
1992
- 1992-04-23 JP JP4104811A patent/JPH05299479A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0910122A1 (en) * | 1996-05-27 | 1999-04-21 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Tool chip, bonding tool with the tool chip, and method for controlling the bonding tool |
| EP0910122A4 (en) * | 1996-05-27 | 2007-07-04 | Sumitomo Electric Industries | CHIP USED AS A TOOL, FASTENING MEMBER WITH SUCH A CHIP AND METHOD OF CONTROLLING THE SAME |
| KR100671442B1 (ko) * | 2006-08-28 | 2007-01-19 | 차인선 | 다이아몬드 바이트 제조 공정용 용접장치 |
| KR20210138279A (ko) * | 2020-05-12 | 2021-11-19 | 한국야금 주식회사 | 다이아몬드 피복 본딩 공구 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990706 |