JPH11111777A - Bonding tool - Google Patents
Bonding toolInfo
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- JPH11111777A JPH11111777A JP27150297A JP27150297A JPH11111777A JP H11111777 A JPH11111777 A JP H11111777A JP 27150297 A JP27150297 A JP 27150297A JP 27150297 A JP27150297 A JP 27150297A JP H11111777 A JPH11111777 A JP H11111777A
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- bonding
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、集積回路（ＩＣ）
や高密度集積回路（ＬＳＩ）等の半導体素子をＴＡＢ
（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）方
式で実装する際に用いられるボンディングツールに関す
るものである。The present invention relates to an integrated circuit (IC).
Devices such as semiconductors and high-density integrated circuits (LSI)
The present invention relates to a bonding tool used when mounting in a (Tape Automated Bonding) method.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、液晶テレビ、電子手帳、ノートパ
ソコン、ワードプロセッサ等の電子機器は益々薄型化、
軽量化する傾向があり、また付加価値向上のため一層の
高機能化が求められている。こうしたことから、上記電
子機器に内蔵されるＩＣやＬＳＩ等の半導体素子におい
ても高機能化や大容量化が要求されるようになってきて
いる。2. Description of the Related Art In recent years, electronic devices such as liquid crystal televisions, electronic organizers, notebook computers, and word processors have become increasingly thinner.
There is a tendency to reduce the weight, and further enhancement of functions is required to improve added value. For these reasons, there is a growing demand for semiconductor devices such as ICs and LSIs incorporated in the electronic devices to have higher functions and larger capacities.
【０００３】上記の様な要求に対応しつつＩＣやＬＳＩ
等の半導体素子を実装する技術として、上記ＴＡＢ方式
が注目されている。該ＴＡＢ方式を実施する際のＩＬＢ
（Ｉｎｎｅｒ Ｌｅａｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）工程では、
フィルムキャリアテープ上の多数のリード線と、該リー
ド線に対応してＩＣやＬＳＩ等のチップ上に多数形成さ
れた電極（バンプ）とを、５００〜６００℃程度に加熱
されたボンディングツールの圧着作用部で圧着し、リー
ドとバンプの一括接合が行われる。[0003] In response to the above demands, ICs and LSIs
As a technique for mounting a semiconductor element such as the above, the TAB method has attracted attention. ILB when implementing the TAB method
In the (Inner Lead Bonding) process,
Compression of a large number of leads on a film carrier tape and electrodes (bumps) formed on a chip such as an IC or LSI corresponding to the leads by a bonding tool heated to about 500 to 600 ° C. Crimping is performed at the working portion, and the leads and the bumps are collectively joined.
【０００４】ＴＡＢ方式で用いられるボンディングツー
ルは、例えば、特開平４−２５１３８号公報にも記載さ
れている如く、基体部とシャンク部をろう付け接合して
なり、基体部の先端に圧着作用部を備えているのが一般
的であるが、こうしたボンディングツールの圧着作用部
に要求される特性としては次のものが挙げられる。A bonding tool used in the TAB method is, for example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 25138/1992, in which a base portion and a shank portion are joined by brazing, and a crimping portion is attached to the tip of the base portion. In general, the following characteristics are required for the pressure-bonding action portion of such a bonding tool.
【０００５】１）温度の均一性が良好であること。 ２）圧着部（圧着面）ができるだけ平坦であり、使用温
度において変形しないこと。 ３）リード線や電極として用いられる金属材料が付着し
難く且つ、耐磨耗性が良好であること。 ４）使用温度域（５００〜６００℃）における耐酸化性
や耐熱性が良好であること。1) Good temperature uniformity. 2) The crimping portion (crimping surface) is as flat as possible and does not deform at the operating temperature. 3) A metal material used as a lead wire or an electrode does not easily adhere and has good abrasion resistance. 4) Good oxidation resistance and heat resistance in the operating temperature range (500 to 600 ° C).
【０００６】ＴＡＢ方式を実施する際には、前述の如く
ボンディングツールの圧着作用部でリード線とバンプが
一括して接合されるが、接合の信頼性を高めるにはリー
ド線とバンプを均一に加熱・加圧する必要があり、上
記、１），２）の特性が重要となってくる。When the TAB method is performed, the lead wires and the bumps are collectively joined by the press-fit portion of the bonding tool as described above. To improve the reliability of the joining, the lead wires and the bumps must be uniformly joined. It is necessary to heat and pressurize, and the above characteristics 1) and 2) become important.
【０００７】また前記リード線としては、通常Ｃｕの表
面にＳｎメッキされたものが使用され、バンプとしては
Ａｕが使用される。そしてこれらの金属材料、特にＳｎ
がボンティングツールの圧着作用部に付着すると、ボン
ディング不良が生じる等の問題を起こすので、それを除
去するため、ＳｉＣやＡｌ2 Ｏ3 等の砥石を用いたクリ
ーニング処理が不可欠となる。従ってこうした問題を回
避するには、ボンディングツールの圧着作用部に上記
３）の特性が要求される。更にボンディングツールは、
使用時に通常５００〜６００℃に加熱されるので、上記
４）の特性も重要となる。[0007] The lead wire is usually made of a Cu plated with Sn on its surface, and the bump is made of Au. And these metal materials, especially Sn
If the particles adhere to the pressure-bonding action portion of the bonding tool, problems such as poor bonding may occur. To remove the problems, a cleaning process using a grindstone such as SiC or Al 2 O 3 is indispensable. Therefore, in order to avoid such a problem, the above-mentioned characteristic 3) is required for the pressure-bonding action portion of the bonding tool. In addition, the bonding tool
Since it is usually heated to 500 to 600 ° C. at the time of use, the characteristic of 4) is also important.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の様な
ボンディングツールの圧着作用部に用いられる素材とし
ては、ＣＶＤダイヤモンド、ダイヤモンド単結晶、ダイ
ヤモンド焼結体、バインダレスｃＢＮ焼結体などが挙げ
られる（特開平５−６７６５１号公報など）。またこれ
らの素材は、研磨加工し平坦に且つ表面を鏡面仕上げし
て使用するのが一般的である。By the way, as the material used for the pressure-bonding action portion of the bonding tool as described above, there are CVD diamond, diamond single crystal, diamond sintered body, binderless cBN sintered body and the like. (JP-A-5-67651, etc.). In addition, these materials are generally used by polishing and flattening the surface and mirror-finish the surface.
【０００９】また上記素材は、ダイヤモンド焼結体を除
いてその他の素材はＳｎとの反応性が高くなく、一般的
にはＳｎは付着し難いと考えられている。ところが実際
には相当のＳｎ付着が見られ、２０〜１００ショット毎
に圧着面に付着したＳｎを除去するためのクリーニング
が必要となり、生産性を著しく阻害しているのが実情で
ある。[0009] The above materials except for the diamond sintered body are not highly reactive with Sn, and it is generally considered that Sn does not easily adhere. However, in practice, considerable adhesion of Sn is observed, and cleaning for removing Sn adhering to the pressure-bonded surface is required every 20 to 100 shots, which significantly impairs productivity.
【００１０】そこで、ボンディング作業時におけるクリ
ーニング工程の頻度を極力少なくでき、願わくばクリー
ニン処理をせずとも支障なくボンディング作業を遂行し
得る様なボンディングツールの開発が望まれる。Therefore, it is desired to develop a bonding tool capable of minimizing the frequency of the cleaning step during the bonding operation and hopefully performing the bonding operation without any need for the cleaning process.
【００１１】本発明はこうした事情に着目してなされた
ものであって、その目的は、圧着作用部に用いられるダ
イヤモンドとＳｎの濡れ性を低減してＳｎの付着を防止
し、クリーニング頻度を可及的に低減してボンディング
作業性を高め得る様なボンディングツールを提供するこ
とにある。The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to reduce the wettability of diamond and Sn used in the pressure-bonding action portion, prevent the adhesion of Sn, and increase the cleaning frequency. It is an object of the present invention to provide a bonding tool which can be reduced as much as possible to enhance bonding workability.
【００１２】また該圧着作用部にＳｎが付着した場合、
前述の如く砥石によるクリーニング処理が必要となる。
その結果、圧着作用部が磨耗しそれが原因となって平坦
度が崩れ寿命が短縮されるが、本発明の他の目的は、上
記の様なＳｎの付着をなくすことによってクリーニング
頻度を少なくし、ボンディングツールの長寿命化を達成
することにある。When Sn adheres to the crimping action portion,
As described above, a cleaning process using a grindstone is required.
As a result, the crimping action portion is worn, which causes the flatness to collapse and the life to be shortened. However, another object of the present invention is to reduce the frequency of cleaning by eliminating the adhesion of Sn as described above. And to achieve a longer life of the bonding tool.
【００１３】[0013]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すること
のできた本発明のボンディングツールは、該ボンディン
グツールにおける圧着作用部の表面が、表面温度４００
℃〜６００℃における溶融Ｓｎとの接触角が１４５°以
上のダイヤモンドによって構成されているところに要旨
が存在する。According to a bonding tool of the present invention which can solve the above-mentioned problems, the surface of the pressure-bonding action portion of the bonding tool has a surface temperature of 400.
The gist lies in the fact that the contact angle with molten Sn at from ℃ to 600 ° C. is composed of diamond of 145 ° or more.
【００１４】上記ダイヤモンドは、基体上に気相合成法
によって形成したままのダイヤモンド層からなり、表面
粗さがＲｙで４μｍ以下であるものが好ましく、また上
記基体としては、ＳｉＣ、Ｓｉ3 Ｎ4 またはＡｌＮを主
成分とする焼結体、Ｓｉ、サイアロン、超硬合金もしく
はダイヤモンドが好ましい素材として例示され、この基
体は、ボンディングツールとしての特性を確保するため
予め研磨加工したものを使用することが望ましい。The above-mentioned diamond is composed of a diamond layer as formed on a substrate by a gas phase synthesis method, and preferably has a surface roughness of 4 μm or less in Ry. The substrate is made of SiC, Si 3 N 4. Alternatively, a sintered body mainly composed of AlN, Si, sialon, a cemented carbide or diamond is exemplified as a preferable material, and a substrate polished in advance in order to secure the characteristics as a bonding tool may be used. desirable.
【００１５】また、ツールの圧着作用部表面に形成され
る上記ダイヤモンドの他の好ましい例としては、鏡面加
工された気相合成用基板上に成膜して製造されたダイヤ
モンド膜を、該基板と接触していた面が表面側となる様
に前記圧着作用部に接合したもの、あるいは、研磨加工
したダイヤモンド表面をプラズマエッチングすることに
よって、Ｓｎ付着性を低減させたものが挙げられる。As another preferred example of the diamond formed on the surface of the crimping portion of the tool, a diamond film produced by forming a film on a mirror-finished substrate for vapor phase synthesis is used as a substrate. Examples thereof include those bonded to the pressure-bonding action portion such that the surface in contact with the front surface side, and those in which the Sn adhesion is reduced by plasma-etching the polished diamond surface.
【００１６】[0016]
【発明の実施の形態】本発明者らは、ダイヤモンドが有
している優れた耐磨耗性や高熱伝導性等の特性を損なう
ことなく、ダイヤモンドの表面改質によってＳｎ付着を
防止すべく様々の角度から検討を進めた。その結果、ボ
ンディングツールとして従来から用いられている研磨加
工したダイヤモンドに比べて、以下に詳述する如く、ボ
ンディングツールの圧着作用部を構成する表面ダイヤモ
ンドの溶融Ｓｎとの接触角とＳｎ付着性の間には密接な
相関関係があり、ボンディングツールにおける圧着作用
部を構成する表面ダイヤモンドの、４００℃〜６００℃
における溶融Ｓｎとの接触角を１４５°以上にしてやれ
ば、溶融Ｓｎ／表面ダイヤモンドとの濡れ性が低減して
Ｓｎの付着性が著しく抑えられることを知った。即ち溶
融Ｓｎとの濡れ性が悪いダイヤモンドは、ボンディング
作業時においてもＳｎが付着し難くなることを見出した
のである。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present inventors have developed various methods for preventing the adhesion of Sn by modifying the surface of diamond without deteriorating the properties of diamond such as excellent wear resistance and high thermal conductivity. The study was proceeded from the angle. As a result, as compared with a polished diamond conventionally used as a bonding tool, as described below in detail, the contact angle of the surface diamond constituting the pressure-bonding action portion of the bonding tool with molten Sn and the Sn adhesion are improved. There is a close correlation between them, and the surface diamond forming the pressure-bonding action part in the bonding tool has a temperature of 400 ° C. to 600 ° C.
It was found that if the contact angle with molten Sn in the above was made 145 ° or more, the wettability with molten Sn / surface diamond was reduced and the adhesion of Sn was significantly suppressed. That is, it has been found that diamond having poor wettability with molten Sn is less likely to adhere to Sn even during the bonding operation.
【００１７】より具体的には、ボンディングツールにお
ける圧着作用部の表面を構成するダイヤモンドとして、 １）基体表面に成膜したままのＣＶＤダイヤモンド、 ２）鏡面加工された気相合成用基板上に成膜して製造さ
れたダイヤモンド膜を、該基板と接触していた面が表面
側となる様に前記圧着作用部に接合したＣＶＤダイヤモ
ンド、或は、 ３）研磨加工したダイヤモンド表面をプラズマエッチン
グしたものとすれば、従来の研磨加工されたダイヤモン
ドを圧着作用部の表面構成材とするボンディングツール
に比べてＳｎとの濡れ性が低下し、Ｓｎ付着性が著しく
抑えられることが確認された。即ち圧着作用部の表面
を、上記の様な方法で作製したダイヤモンドとし、該表
面ダイヤモンド表面温度４００℃〜６００℃における溶
融Ｓｎとの接触角を１４５°以上としてやれば、Ｓｎの
付着性が可及的に阻止されるという事実をつきとめたの
である。ちなみに研磨加工された従来のダイヤモンド
は、表面温度４００℃〜６００℃における溶融Ｓｎとの
接触角が１３０°程度であり、ボンディング作業時に相
当のＳｎ付着が避けられないのである。More specifically, as the diamond constituting the surface of the pressure-bonding action portion in the bonding tool, 1) CVD diamond as it is formed on the surface of the substrate, 2) on a mirror-finished substrate for vapor phase synthesis. CVD diamond bonded to the above-mentioned crimping action part such that the surface in contact with the substrate is the surface side, or 3) plasma etched diamond surface polished. Then, it was confirmed that the wettability with Sn was reduced and the Sn adhesion was remarkably suppressed as compared with a conventional bonding tool in which polished diamond was used as a surface constituent material of the pressure-bonding action portion. That is, if the surface of the pressure-bonding action portion is diamond produced by the above method and the contact angle with molten Sn at the surface diamond surface temperature of 400 ° C. to 600 ° C. is set to 145 ° or more, the adhesion of Sn is possible. They found the fact that they would be blocked as much as possible. Incidentally, the conventional diamond polished has a contact angle with molten Sn of about 130 ° at a surface temperature of 400 ° C. to 600 ° C., and considerable adhesion of Sn is inevitable during the bonding operation.
【００１８】上記の様な処理により前記接触角が１４５
°以上となり、Ｓｎ付着が抑えられる理由については、
その全てを解明したわけではないが、次の様に考えるこ
とができる。By the above processing, the contact angle becomes 145.
° or more, the reason why Sn adhesion is suppressed is as follows.
Although not all of them have been elucidated, it can be considered as follows.
【００１９】即ち、上記１）〜３）に示したダイヤモン
ド表面は、従来の研磨加工されたダイヤモンド表面に比
べると、研磨加工の影響が除去されていると考えられ
る。そしてダイヤモンドの様な硬質物質においても、研
磨加工等により加工変質層が生成することが知られてい
るが、上記のダイヤモンド表面ではこうした加工変質層
の影響を生じることがなく、ひいてはＳｎとの濡れ性が
悪くなってＳｎ付着が低減できたものと考えられる。That is, it is considered that the diamond surface shown in the above 1) to 3) is less affected by the polishing process than the conventional polished diamond surface. It is known that even a hard substance such as diamond forms a damaged layer by polishing or the like. However, the surface of the diamond is not affected by such a damaged layer, and thus wetted with Sn. It is considered that the adhesion was reduced and the Sn adhesion was reduced.
【００２０】ダイヤモンドの加工変質層についてもまだ
良く分かっていないが、研磨加工時に生成したマイクロ
クラック等が考えられ、研磨加工等によって表面状態が
活性すると、Ｓｎに対する濡れ性が高まってＳｎ付着が
起こり易くなると考えられる。これに対して上記１），
２）では、ダイヤモンド表面は気相合成によって成膜さ
れたままの状態で研磨加工が施されていないため加工変
質層自体が存在せず、また上記３）では、プラズマエッ
チングにより加工変質層が除去され、その結果としてＳ
ｎ付着性が低減することが考えられる。Although the process-affected layer of diamond is not yet well understood, microcracks and the like generated during polishing are conceivable. If the surface state is activated by polishing or the like, the wettability to Sn increases and Sn adhesion occurs. It will be easier. On the other hand, 1),
In (2), the diamond surface is not polished in the state as formed by vapor phase synthesis and is not polished. Therefore, in (3), the damaged layer is removed by plasma etching. And as a result S
It is conceivable that the n adhesion is reduced.
【００２１】また、固体の表面エネルギーは結晶面によ
って異なることが知られているが、ダイヤモンド表面を
機械的に研磨すると、表面エネルギーの高い結晶面が作
られることが考えられる。そして、研磨加工されたダイ
ヤモンド表面は未研磨ダイヤモンド表面に比べて相対的
に表面エネルギーが高まり、Ｓｎとの付着性が高くなる
ことが考えられる。ところが上記１）、２）では、表面
が成膜したままの未研磨ダイヤモンドであるため、研磨
ダイヤモンドよりも表面エネルギーが低く、また上記
３）では、プラズマ処理により高い表面エネルギーを持
った結晶面がエッチング除去され、その結果としてより
低い表面エネルギーの結晶面が露出することにより、Ｓ
ｎ付着性が低減することが考えられる。尚プラズマエッ
チングには酸素プラズマを使用するのが最も一般的であ
るが、要はダイヤモンドの表面エネルギーの高い部分を
エッチングし得るものであれば酸素プラズマに限定され
る理由はなく、例えば水素プラズマエッチングを採用す
ることも可能である。It is known that the surface energy of a solid varies depending on the crystal plane. However, it is conceivable that a crystal plane having a high surface energy is formed by mechanically polishing a diamond surface. Then, it is considered that the surface energy of the polished diamond surface is relatively higher than that of the unpolished diamond surface, and the adhesion to Sn is increased. However, in the above 1) and 2), the surface energy is lower than that of the polished diamond because the surface is unpolished diamond with the film formed, and in the above 3), the crystal face having the higher surface energy by the plasma treatment is formed. Etching away, resulting in the exposure of lower surface energy crystal faces,
It is conceivable that the n adhesion is reduced. It is most common to use oxygen plasma for plasma etching, but the point is that there is no particular limitation to oxygen plasma as long as it can etch a high surface energy portion of diamond. For example, hydrogen plasma etching is used. It is also possible to employ.
【００２２】上記ダイヤモンドを圧着作用部の表面とす
るボンディングツールの好ましい実施形態としては、例
えば次の様な構成が挙げられる。Preferred embodiments of the bonding tool having the above-mentioned diamond as the surface of the pressure-applying portion include, for example, the following configuration.
【００２３】ａ）研磨加工することによりボンディング
ツールに要求される平坦度を確保したダイヤモンド圧着
作用部を備えたボンディングツールの、該圧着作用部を
構成するダイヤモンド表面にプラズマエッチング処理を
施し、研磨加工変質層を除去したもの。A) A bonding tool provided with a diamond press-fitting portion having a flatness required for the bonding tool by performing a polishing process. Degraded layer removed.
【００２４】ｂ）研磨加工することによりボンディング
ツールに要求される平坦度を確保したダイヤモンド圧着
作用部を備えたボンディングツールの該ダイヤモンド上
に、その表面粗さがＲｙで４μｍ以下の気相合成ダイヤ
モンドを成膜し、研磨加工することなくそのままとした
もの（ここで、圧着作用部の表面を構成する気相合成ダ
イヤモンドの表面粗さをＲｙで４μｍ以下にした理由
は、それより粗面である場合はダイヤモンド表面の凹部
にＳｎが付着堆積し易くなり、一旦Ｓｎが付着するとク
リーニングが困難になるからである）。尚このとき、気
相合成ダイヤモンドが形成される基材ダイヤモンドは、
ボンディングツールに求められる平坦度を確保し得るも
のであればよく、気相合成ダイヤモンドでも又単結晶ダ
イヤモンドや焼結体ダイヤモンドであっても差し支えな
い。B) A vapor-phase synthetic diamond having a surface roughness of 4 μm or less in Ry on a diamond of a bonding tool provided with a diamond press-bonding portion which has a flatness required for the bonding tool by polishing. (Here, the reason why the surface roughness of the vapor-phase synthetic diamond constituting the surface of the pressure-bonding action portion is 4 μm or less in Ry is that the surface is rougher than that. In this case, Sn easily adheres and accumulates in the concave portion of the diamond surface, and once Sn adheres, cleaning becomes difficult). At this time, the base diamond on which the vapor-phase synthetic diamond is formed is:
Any material can be used as long as the flatness required for the bonding tool can be ensured, and it may be a vapor phase synthetic diamond, a single crystal diamond or a sintered diamond.
【００２５】ｃ）基材としてＳｉ、ＳｉＣ焼結体、Ｓｉ
3 Ｎ4 焼結体、ＡｌＮ焼結体、サイアロン、超硬合金
（Ｋ１０，Ｍ３０，Ｐ３０など）等を使用し、その表面
を研磨加工してボンディングツールに要求される平坦度
を確保した基体部に、表面粗さがＲｙで４μｍ以下の気
相合成ダイヤモンドを成膜したもの（ここで、圧着作用
部の表面を構成する気相合成ダイヤモンドの表面粗さを
Ｒｙで４μｍ以下にした理由は、前記ｂ）で示したのと
同じである）。C) Si, SiC sintered body, Si
3 N 4 sintered body, AlN sintered body, sialon, cemented carbide using (K10, M30, P30, etc.) or the like, the base portion securing the flatness required for the bonding tool and polishing the surface In addition, a film formed of a vapor-phase synthetic diamond having a surface roughness of 4 μm or less in Ry (here, the reason why the surface roughness of the vapor-phase synthetic diamond constituting the surface of the pressure-bonding section is 4 μm or less in Ry, It is the same as shown in the above b)).
【００２６】ｄ）鏡面で且つ平坦に研磨加工された気相
合成用基板（Ｓｉ基板など）上に、気相合成法によって
ダイヤモンドを成膜し、該基板と接触していた面が表面
側となる様に前記圧着作用部にろう材を用いて接合した
もの。D) A diamond film is formed on a mirror-polished, flat and polished substrate for vapor-phase synthesis (such as a Si substrate) by a vapor-phase synthesis method, and the surface in contact with the substrate is in contact with the front side. What joined using the brazing material to the said press-fit action part so that it might become.
【００２７】かくして本発明によれば、特に圧着作用面
のＳｎに対する濡れ性を低減することによって、ボンデ
ィング作業時におけるＳｎの付着を抑えると共にその除
去も容易にすることができ、クリーニング作業の頻度を
大幅に少なくできると共に長寿命で優れたボンディング
作業性を得ることのできるボンディングツールを提供し
得ることになった。Thus, according to the present invention, the adhesion of Sn during the bonding operation can be suppressed and the removal thereof can be facilitated, particularly by reducing the wettability of the pressure-bonding surface to Sn, and the frequency of the cleaning operation can be reduced. It is possible to provide a bonding tool which can be greatly reduced and has a long life and excellent bonding workability.
【００２８】[0028]
【実施例】以下、実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例に
よって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適
合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論
可能であり、それらはいずれも本発明の技術範囲に含ま
れる。EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples. However, the present invention is not limited to the following Examples, and the scope of the present invention can be adapted to the above and following points. It is of course possible to carry out the present invention with appropriate modifications, and all of them are included in the technical scope of the present invention.
【００２９】なお本発明において、各種ダイヤモンドと
溶融Ｓｎとの濡れ性を評価する接触角および表面粗さ
は、下記の方法によって測定した。In the present invention, the contact angle and the surface roughness for evaluating the wettability between various diamonds and molten Sn were measured by the following methods.
【００３０】（接触角の測定法）真空チャンバ内の試料
台に試料を被測定面が水平となる様に置き、その表面に
約０．０５ｇのＳｎ粒を載置し、チャンバ内を真空引き
してから水素雰囲気（１０ｔｏｒｒ）にした後、ヒータ
をオンにして試料の表面温度を４００〜６００℃に高
め、溶融したＳｎと試料との接触角をチャンバの窓から
観察して測定する。(Measurement Method of Contact Angle) A sample is placed on a sample table in a vacuum chamber so that the surface to be measured is horizontal, and about 0.05 g of Sn particles are placed on the surface, and the chamber is evacuated. After that, the atmosphere is set to a hydrogen atmosphere (10 torr), the heater is turned on to increase the surface temperature of the sample to 400 to 600 ° C., and the contact angle between the molten Sn and the sample is observed and measured from the window of the chamber.
【００３１】（表面粗さの測定法）ＪＩＳ Ｂ ０６０
１に準拠して測定した。(Method of measuring surface roughness) JIS B 060
1 was measured.
【００３２】実施例１ 表１に示す如く、基体表面に各種のダイヤモンド膜を形
成し、あるいは成膜後研磨処理を施し、もしくは更に酸
素プラズマエッチングを施し、夫々について表面粗さを
測定すると共に、表面温度４００℃および６００℃にお
ける溶融Ｓｎとの接触角を測定した。なおダイヤモンド
成膜法、研磨法、酸素プラズマエッチング条件はそれぞ
れ下記の通りとした。結果を表１に示す。Example 1 As shown in Table 1, various diamond films were formed on the surface of the substrate, or polished after film formation, or further subjected to oxygen plasma etching, and the surface roughness of each was measured. The contact angles with the molten Sn at the surface temperatures of 400 ° C. and 600 ° C. were measured. The diamond film forming method, polishing method, and oxygen plasma etching conditions were as follows. Table 1 shows the results.
【００３３】（ダイヤモンドの成膜方法） ・合成方法：熱フィラメント法（フィラメント温度；２
２００℃） ・原料ガス：エタノール／水素＝３％（トータル流量；
１００ｃｃｍ） ・チャンバー圧力：８０Ｔｏｒｒ ・基板温度：９００℃ ・基板：ＳｉＣ焼結体（１２L ×１２W ×２ｍｍt ）ま
たは鏡面Ｓｉウエハ （ダイヤモンドの研磨方法） ・砥石：ダイヤモンド砥石，ＳＤ＃１５００（ビドリフ
ァイドボンド砥石） ・回転数：２５００ｒｐｍ （酸素プラズマエッチング条件） ・プラズマパワー：１００Ｗ ・圧力：０．５Ｔｏｒｒ ・インプットガス：Ｏ2 ・処理時間：１〜１０分(Diamond film formation method) Synthesis method: hot filament method (filament temperature; 2)
・ Raw material gas: ethanol / hydrogen = 3% (total flow rate;
・ Chamber pressure: 80 Torr ・ Substrate temperature: 900 ° C. ・ Substrate: SiC sintered body (12 L × 12 W × 2 mm t ) or mirror-finished Si wafer (polishing method of diamond) ・ Whetstone: diamond whetstone, SD # 1500 ( Bido Reference id bonded grinding wheel), rotating speed: 2500 rpm (oxygen plasma etching conditions) plasma power: 100W · pressure: 0.5 Torr · input gas: O 2 · processing time: 10 minutes
【００３４】[0034]
【表１】 [Table 1]
【００３５】表１からも明らかである様に、試料Ｎｏ．
１，２（比較例）は、研磨処理を施した従来品（Ｎｏ．
８）と略同程度のＳｎ接触角を有しているのに対し、Ｎ
ｏ．３〜７（実施例）の溶融Ｓｎとの接触角は著しく高
く、Ｓｎとの濡れ性が低いことが分かる。As is clear from Table 1, Sample No.
1 and 2 (Comparative Examples) are conventional products (No.
8) has approximately the same Sn contact angle as that of
o. It can be seen that the contact angles with molten Sn of 3 to 7 (Examples) are extremely high, and the wettability with Sn is low.
【００３６】また、上記Ｎｏ．１〜１０について夫々ボ
ンディングツールを作製し、下記の条件でボンディング
試験を行なったところ、Ｎｏ．１，２，８，９，１０で
は３０ショット後に圧着作用面にＳｎが多量付着し、ク
リーニング処理が必要となった。これに対しＮｏ．４〜
７では、前記Ｎｏ．１等の３０ショット後と同程度のＳ
ｎ付着が見られるのは２００〜３００ショット後に延長
され、しかも該付着Ｓｎ除去の為のクリーニング処理も
簡単に行なうことができた。また、Ｎｏ．３では、前記
Ｎｏ．１等の３０ショット後と同程度のＳｎ付着が見ら
れるのは２００〜３００ショット後に延長されたが、表
面粗さが大き過ぎるため付着Ｓｎ除去の為のクリーニン
グ処理がやや困難であった。The above No. A bonding tool was prepared for each of Nos. 1 to 10 and a bonding test was performed under the following conditions. In 1, 2, 8, 9 and 10, after 30 shots, a large amount of Sn adhered to the pressure-bonding action surface, and a cleaning process was required. On the other hand, No. 4 ~
In No. 7, the above No. S about the same as after 30 shots such as 1
The n-attachment was extended after 200 to 300 shots, and the cleaning process for removing the attached Sn could be easily performed. In addition, No. In the case of No. 3, The extent to which Sn adhesion was observed after 30 shots, such as 1 shot, was extended after 200 to 300 shots, but the surface roughness was too large, so that cleaning treatment for removing the deposited Sn was somewhat difficult.
【００３７】（ボンディング試験） 温度：５４０℃ クリーニング砥石：Ａｌ2 Ｏ3 リード／バンプの組合せ：Ｓｎめっき銅線／Ａｕ(Bonding test) Temperature: 540 ° C. Cleaning grindstone: Al 2 O 3 lead / bump combination: Sn-plated copper wire / Au
【００３８】実施例２ 表２に示す如く、圧着作用面の構成を種々変えたボンデ
ィングツールを作製し、夫々について上記と同様のボン
ディング試験を行なった。尚ボンディングツールの構成
は、図１（Ａ），（Ｂ）に示す２つのタイプのものとし
た（図中、１はシャンク部、２は接合層、３はセラミッ
クス、４は圧着作用面を構成するダイヤモンド層を示し
ている）。Example 2 As shown in Table 2, bonding tools having variously different structures of the pressure-bonding action surface were produced, and the same bonding test as described above was performed for each of them. The configuration of the bonding tool was of two types shown in FIGS. 1A and 1B (in the figure, 1 is a shank, 2 is a bonding layer, 3 is ceramics, and 4 is a crimping surface. Diamond layer is shown).
【００３９】なお試料Ｎｏ．１１〜１４については、超
硬（Ｋ１０）とシャンク部を接合した後、超硬の圧着作
用面を研磨加工してボンディングツールに要求される平
坦度を確保した後、マイクロ波プラズマＣＶＤ法によっ
て下記の条件でダイヤモンド膜を形成した。 （ダイヤモンド膜形成条件） チャンバー圧力：３０ｔｏｒｒ 試料温度：８００℃ マイクロ波出力：３ｋｗ 使用ガス：Ｈ2 ＋ＣＨ4 （ＣＨ4 濃度０．２％）The sample No. Regarding 11 to 14, after bonding the carbide (K10) and the shank portion, the bonding surface of the carbide was polished to secure the flatness required for the bonding tool, and then the following was performed by the microwave plasma CVD method. The diamond film was formed under the following conditions. (Diamond film formation conditions) Chamber pressure: 30 torr Sample temperature: 800 ° C. Microwave output: 3 kw Gas used: H 2 + CH 4 (CH 4 concentration 0.2%)
【００４０】試料Ｎｏ．１５については、熱フィラメン
ト法により６０μｍの膜厚のダイヤモンドをＳｉＣ焼結
体に成膜し、該ＳｉＣ焼結体とシャンク部を接合した
後、ダイヤモンド部を研磨してボンディングツールに要
求される平坦度を確保し、研磨加工した該ダイヤモンド
上にマイクロ波プラズマＣＶＤ（上記と同じ条件）によ
り、表面粗さがＲｙ：０．３となる様にダイヤモンドを
成膜した。Sample No. For No. 15, diamond having a thickness of 60 μm is formed on the SiC sintered body by the hot filament method, and after joining the SiC sintered body and the shank portion, the diamond portion is polished to obtain the flatness required for the bonding tool. A diamond film was formed on the polished diamond by microwave plasma CVD (under the same conditions as above) so that the surface roughness was Ry: 0.3.
【００４１】試料Ｎｏ．１６については、熱フィラメン
ト法により６０μｍの膜厚のダイヤモンドをＳｉ3 Ｎ4
焼結体に成膜し、該Ｓｉ3 Ｎ4 焼結体とシャンク部を接
合した後、ダイヤモンド部を研磨してボンディングツー
ルに要求される平坦度を確保し、次いでダイヤモンド部
を酸素含有プラズマ中で５分間エッチングした。Sample No. For No. 16, diamond having a film thickness of 60 μm was formed by Si 3 N 4 by the hot filament method.
After forming a film on the sintered body and bonding the Si 3 N 4 sintered body and the shank portion, the diamond portion is polished to secure the flatness required for the bonding tool, and then the diamond portion is placed in an oxygen-containing plasma. For 5 minutes.
【００４２】試料Ｎｏ．１７については、鏡面で且つ平
坦に研磨加工されたＳｉ基板上に熱フィラメント法によ
り５０μｍのダイヤモンド膜を形成し、次いでＳｉ基板
を取り除いたダイヤモンド自立膜を用いて、Ｓｉ基板と
接していた面がボンディング面となる様にシャンク部に
ろう付け接合した。Sample No. For No. 17, a 50 μm diamond film was formed by a hot filament method on a mirror-polished and flat polished Si substrate, and then the surface in contact with the Si substrate was formed using a diamond free-standing film from which the Si substrate was removed. It was brazed to the shank part so as to form a bonding surface.
【００４３】試料Ｎｏ．１８については、ＳｉＣ焼結体
の圧着作用面に、熱フィラメント法により６０μｍの膜
厚のダイヤモンド膜を形成し、該ＳｉＣ焼結体とシャン
ク部を接合した後、ダイヤモンド部を研磨してボンディ
ングツールに要求される平坦度を確保した。Sample No. For No. 18, a diamond film having a thickness of 60 μm was formed on the press-bonding action surface of the SiC sintered body by a hot filament method, and after joining the SiC sintered body and the shank portion, the diamond portion was polished to form a bonding tool. Required flatness.
【００４４】上記８種類のボンディングツールを使用
し、前記と同じ条件でボンディング試験を行なったとこ
ろ、表２に併記する結果を得た。When a bonding test was performed using the above eight types of bonding tools under the same conditions as described above, the results shown in Table 2 were obtained.
【００４５】[0045]
【表２】 [Table 2]
【００４６】表２からも分かる様に、試料Ｎｏ．１１〜
１３、１５、１６、１７は本発明の規定要件を満たす実
施例であり、クリーニング処理は２００ショットに１回
の割合でよかったが、Ｎｏ．１８の比較例ではＳｎの付
着が著しく、２０ショットに１回の割合で必要であっ
た。また、Ｎｏ．１４では、初期の２００ショットまで
は無事使えたが、表面粗さが大き過ぎるため２００ショ
ット後のクリーニングで付着したＳｎが取れきれず、残
ったＳｎにボンディング時に更に堆積し、次のボンディ
ングでは１０ショットでクリーニングが必要となったの
で使用を中止した。また寿命については、Ｎｏ．１５、
１６では２００万ショット、Ｎｏ．１１〜１３、１７で
は１５０万ショットの寿命が得られたが、Ｎｏ．１８で
は４０万ショットで寿命に達した。As can be seen from Table 2, sample no. 11-
Nos. 13, 15, 16, and 17 are examples satisfying the requirements of the present invention, and the cleaning process was performed once every 200 shots. In Comparative Example 18, the adhesion of Sn was remarkable, and was required once every 20 shots. In addition, No. In No. 14, although it could be used safely up to the initial 200 shots, Sn adhered by cleaning after 200 shots could not be removed because the surface roughness was too large, and was further deposited on the remaining Sn at the time of bonding. The use was stopped because cleaning was necessary for the shot. Regarding the life, No. 15,
No. 16, 2 million shots, No. In Nos. 11 to 13 and 17, a life of 1.5 million shots was obtained. In 18, the life was reached with 400,000 shots.
【００４７】これらの実験からも明らかである様に、本
発明によれば、Ｓｎ付着が著しく抑えられてクリーニン
グ頻度を低減することができ、長寿命化およびボンディ
ング作業性の向上に寄与することができる。As is clear from these experiments, according to the present invention, the adhesion of Sn is remarkably suppressed and the frequency of cleaning can be reduced, which contributes to prolonging the life and improving the bonding workability. it can.
【００４８】[0048]
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、ボ
ンディングツールの圧着作用部を構成するダイヤモンド
膜の溶融Ｓｎとの接触角を規定することによって、Ｓｎ
に対する濡れ性を低減してＳｎの付着を可及的に抑制す
ることができ、クリーニング頻度を少なくし、ボンディ
ングツールの長寿命化を達成すると共にボンディング作
業性を高め得ることになった。The present invention is configured as described above, and by defining the contact angle of the diamond film constituting the pressure-bonding action portion of the bonding tool with the molten Sn, the Sn film is formed.
Thus, the adhesion of Sn can be suppressed as much as possible, the frequency of cleaning can be reduced, the life of the bonding tool can be extended, and the workability of bonding can be improved.
【図１】実施例で用いたボンディングツールの構成を示
す説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a bonding tool used in an embodiment.
１ シャンク部 ２ 接合層 ３ セラミックス ４ ダイヤモンド層 Reference Signs List 1 shank part 2 bonding layer 3 ceramics 4 diamond layer
Claims (5)
の表面が、表面温度４００℃〜６００℃における溶融Ｓ
ｎとの接触角が１４５°以上のダイヤモンドによって構
成されていることを特徴とするボンディングツール。The surface of a pressure-applying portion of a bonding tool has a melting temperature of 400 ° C. to 600 ° C.
A bonding tool comprising a diamond having a contact angle with n of 145 ° or more.
法によって形成したままのダイヤモンド層からなり、表
面粗さがＲｙで４μｍ以下である請求項１記載のボンデ
ィングツール。2. The bonding tool according to claim 1, wherein the diamond comprises a diamond layer as formed on a substrate by a vapor phase synthesis method, and has a surface roughness of 4 μm or less in Ry.
ＡｌＮを主成分とする焼結体、Ｓｉ、サイアロン、超硬
合金もしくはダイヤモンドからなり、予め研磨加工され
たものである請求項２記載のボンディングツール。3. The substrate according to claim 2, wherein the substrate is made of a sintered body containing SiC, Si 3 N 4 or AlN as a main component, Si, Sialon, a cemented carbide or diamond, and is polished in advance. Bonding tool.
相合成用基板上に成膜して製造されたダイヤモンド膜
を、該基板と接触していた面が表面側となる様に前記圧
着作用部に接合したものである請求項１記載のボンディ
ングツール。4. The pressure-bonding unit according to claim 1, wherein the diamond film is formed on a mirror-finished substrate for vapor phase synthesis, and the diamond film is manufactured such that the surface in contact with the substrate is on the front side. 2. The bonding tool according to claim 1, wherein the bonding tool is joined to the bonding tool.
ヤモンド表面をプラズマエッチングしたものである請求
項１記載のボンディングツール。5. The bonding tool according to claim 1, wherein the diamond is obtained by subjecting a polished diamond surface to plasma etching.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27150297A JPH11111777A (en) | 1997-10-03 | 1997-10-03 | Bonding tool |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27150297A JPH11111777A (en) | 1997-10-03 | 1997-10-03 | Bonding tool |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11111777A true JPH11111777A (en) | 1999-04-23 |
Family
ID=17500961
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27150297A Withdrawn JPH11111777A (en) | 1997-10-03 | 1997-10-03 | Bonding tool |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11111777A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015514307A (en) * | 2012-03-19 | 2015-05-18 | エーファウ・グループ・エー・タルナー・ゲーエムベーハー | Pressure transmission plate that transmits bonding pressure |
| WO2022211370A1 (en) * | 2021-04-02 | 2022-10-06 | 일진다이아몬드(주) | Bonding tool having high flatness and provided with polycrystalline diamond tip integrated with cemented carbide body |
-
1997
- 1997-10-03 JP JP27150297A patent/JPH11111777A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015514307A (en) * | 2012-03-19 | 2015-05-18 | エーファウ・グループ・エー・タルナー・ゲーエムベーハー | Pressure transmission plate that transmits bonding pressure |
| WO2022211370A1 (en) * | 2021-04-02 | 2022-10-06 | 일진다이아몬드(주) | Bonding tool having high flatness and provided with polycrystalline diamond tip integrated with cemented carbide body |
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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: 20041207 |