JP2523195B2 - Bonding tools - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この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に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial Field of Application> The present invention is a TAB used in the manufacturing process of semiconductor chips.
Bonding tool for use.
〈従来の技術〉 近年、半導体分野の技術進歩は著しく、軽薄短小の傾
向によって、IC、LSIなどを用いた応用製品の生産は年
々増加している。<Prior Art> In recent years, technological progress in the semiconductor field has been remarkable, and the production of applied products using ICs, LSIs, etc. has been increasing year by year due to the trend of light, thin, short and small.
これらの半導体素子の持つ電気的特性を引き出すため
には、金属めっきが施されたリードやボンディングワイ
ヤーと呼ばれる金属細線と接続することが必要である。
接続金属には通常化学的に安定であることや、電気伝導
性が高いことからAuあるいはAu−Sn合金が用いられ、接
続法としては、加熱したボンディングツールで加圧し、
熱圧着する方式が広く採用されている。In order to bring out the electrical characteristics of these semiconductor elements, it is necessary to connect with leads plated with metal and thin metal wires called bonding wires.
Au or Au-Sn alloy is usually used as the connecting metal because it is chemically stable and has high electrical conductivity.As a connecting method, pressure is applied with a heated bonding tool,
The method of thermocompression bonding is widely adopted.
上記の熱圧着方式の接続で用いられるボンディングツ
ールとしては大別して第２図に示すコンスタントヒート
方式と第３図に示すパルスヒート方式の２種が知られて
いる。これらの図において、21は工具先端部、22はカー
トリッジヒータ収納部、23はシャンク取付部、24は放熱
用穴である。Two types of bonding tools used in the above thermocompression bonding method are roughly classified into a constant heat method shown in FIG. 2 and a pulse heat method shown in FIG. In these figures, 21 is a tool tip portion, 22 is a cartridge heater housing portion, 23 is a shank mounting portion, and 24 is a heat radiation hole.
〈発明が解決しようとする課題〉 従来のこの種のボンディングツールでは工具シャンク
と工具先端部とは銀ロウ付け、金ロウ付け、金による熱
圧着、焼結接合法などの方法で接合されていた。<Problems to be Solved by the Invention> In this type of conventional bonding tool, the tool shank and the tool tip are joined by a method such as silver brazing, gold brazing, thermocompression bonding with gold, or a sintering joining method. .
一方、半導体であるIC、LSI等は製品の品種が非常に
多く、製品毎に接続するリードの数、半導体の形状が異
なっていた。このためIC、LSIの製品毎に専用のボンデ
ィングツールを準備する必要があり、コスト的に高くつ
くこと、ボンディングツールの取替えに時間を要するこ
と、ボンディングツールの管理が煩雑になること、など
の問題があった。On the other hand, semiconductors such as IC and LSI have a great variety of products, and the number of leads connected to each product and the shape of the semiconductor are different. Therefore, it is necessary to prepare a dedicated bonding tool for each IC and LSI product, which is costly, requires a long time to replace the bonding tool, and makes the management of the bonding tool complicated. was there.
〈課題を解決するための手段〉 本発明者らは半導体素子と金属細線との接続における
従来のボンディングツールの問題点を解消すべく検討の
結果、この発明に至ったものである。<Means for Solving the Problem> The inventors of the present invention have reached the present invention as a result of studies to solve the problems of the conventional bonding tool in the connection between the semiconductor element and the thin metal wire.
即ち、この発明は、工具先端部と工具シャンクが少な
くとも１本以上のねじまたはクランプピンにより接合さ
れており、該工具先端部はダイヤモンド焼結体、ダイヤ
モンド単結晶、ダイヤモンド多結晶、または立方晶型窒
化硼素焼結体であり、工具先端部における熱圧着を行な
う接着面が工具シャンクとの接触面と平行であるボンデ
ィングツールである。That is, in the present invention, the tool tip and the tool shank are joined by at least one or more screws or clamp pins, and the tool tip is a diamond sintered body, a diamond single crystal, a diamond polycrystal, or a cubic crystal type. The bonding tool is a boron nitride sintered body, and the bonding surface for thermocompression bonding at the tip of the tool is parallel to the contact surface with the tool shank.
なお、ここで接触面とは、工具先端部において接着面
に対向する面をいう。Here, the contact surface means a surface of the tool tip portion that faces the bonding surface.
上記構成により、工具シャンクと工具先端部の着脱を
容易にし、多種類にわたる工具形状の変化に対し、工具
先端部の取替えだけで対応することができ、かつ、工具
先端部を精度良く取付けすることができるものである。With the above configuration, the tool shank and the tool tip can be easily attached and detached, and various types of changes in the tool shape can be dealt with simply by exchanging the tool tip, and the tool tip can be mounted accurately. Is something that can be done.
〈作用〉 以下、この発明を図面を参照して説明する。<Operation> The present invention will be described below with reference to the drawings.
この発明のボンディングツールＡは第１図（ａ）、
（ｂ）に示すような構造であり、このボンディングツー
ルＡは工具シャンク12の５の部分でボンディング装置
（図示せず）に取付けられる 同図において工具先端部１は工具シャンク12に基体固
定用止めねじ穴７で止めねじ６にて取付けられている。
そして工具先端部１の熱電対収納部２およびカートリッ
ジヒータ収納部３にそれぞれ熱電対およびカートリッジ
ヒータが取付けられている。なお、４は工具先端部１と
工具シャンク12に取付ける止めねじ６が係合する基体固
定溝である。The bonding tool A of this invention is shown in FIG.
The bonding tool A is attached to a bonding device (not shown) at a portion 5 of the tool shank 12 in the structure shown in FIG. It is attached with a set screw 6 in a screw hole 7.
A thermocouple and a cartridge heater are attached to the thermocouple housing 2 and the cartridge heater housing 3 of the tool tip portion 1, respectively. Reference numeral 4 is a base fixing groove with which the set screw 6 attached to the tool tip 1 and the tool shank 12 engages.
このように工具先端部１にカートリッジヒーターと熱
電対を取付けた後、ボンディングツールを所定の温度に
加熱して半導体のリード線の圧着が行なわれる。After attaching the cartridge heater and the thermocouple to the tool tip portion 1 in this way, the bonding tool is heated to a predetermined temperature to crimp the semiconductor lead wire.
このため、半導体の形状やリード線の数が変われば工
具先端部の形状をそれに合った形に変える必要がある
が、その他の部分は変える必要のないことが多い。Therefore, if the shape of the semiconductor or the number of lead wires changes, it is necessary to change the shape of the tool tip portion to a shape suitable for it, but it is often not necessary to change the other portions.
この発明では工具先端部をねじ止め方式、クランプ方
式等の機械的接合によって工具シャンクに取付けること
により、工具先端部と工具シャンクの着脱を容易にし、
半導体の形状、リード線の数の変化に対する工具形状の
変化を工具先端部の取り替えのみで対応できるようにし
たものである。In this invention, the tool tip is attached to the tool shank by mechanical joining such as a screwing method and a clamping method, thereby facilitating the attachment and detachment of the tool tip and the tool shank,
The change in the tool shape with respect to the change in the shape of the semiconductor and the number of lead wires can be dealt with only by changing the tip of the tool.
これによって、従来の工具先端部と工具シャンクが熱
圧着や焼結接合法などの方法で接合された工具に比べ、
この発明のボンディングツールは工具製作費用を20〜50
％、工具取付け時間を30〜60％低減させることができる
のである。As a result, compared to conventional tools in which the tool tip and the tool shank are joined by a method such as thermocompression bonding or sinter joining method,
The bonding tool of the present invention requires a tooling cost of 20-50.
%, The tool mounting time can be reduced by 30 to 60%.
この発明では工具先端部の素材にはダイヤモンド単結
晶、ダイヤモンド焼結体、立方晶窒化硼素焼結体、ダイ
ヤモンド多結晶体などの何れをも使用することができ
る。In the present invention, a diamond single crystal, a diamond sintered body, a cubic boron nitride sintered body, a diamond polycrystalline body, or the like can be used as the material of the tool tip portion.
特に、工具先端部にSi、Si3N4を主成分とする焼結
体、SiCを主成分とする焼結体、AlNを主成分とする焼結
体および／またはこれらの複合体からなる基体に気相合
成で析出させた多結晶ダイヤモンドを用いると工具寿命
の点で好ましく、ダイヤモンド焼結体、立方晶窒化硼素
焼結体を素材としたものに比べて２〜５倍も長寿命とす
ることができる。In particular, a base body made of a sintered body containing Si, Si 3 N 4 as a main component, a sintered body containing SiC as a main component, a sintered body containing AlN as a main component, and / or a composite of these at the tool tip portion. It is preferable to use polycrystalline diamond deposited by vapor phase synthesis in view of tool life, and the life is 2 to 5 times longer than that of diamond sintered body or cubic boron nitride sintered body. be able to.
また、工具先端部における熱圧着を行なう接着面が工
具シャンクとの接触面と平行であるため、高精度が要求
される接着面の加工が工具シャンクとの接触面を基準面
として精度よく行なうことができ、工具シャンクへの取
付後も工具シャンクとの接触面に対して平行であるため
取付精度を高めることができる。Further, since the bonding surface for thermocompression bonding at the tip of the tool is parallel to the contact surface with the tool shank, the processing of the bonding surface that requires high accuracy must be performed accurately with the contact surface with the tool shank as the reference surface. Since it is parallel to the contact surface with the tool shank even after mounting on the tool shank, the mounting accuracy can be improved.
〈実施例〉 以下、この発明を実施例により詳細に説明する。<Example> Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples.
実施例１ マイクロ波プラズマCVD法により第４図（ａ）に示す
ようなSiC焼結体基体11に 原料ガス（流量）:H2 200cc/min, CH4 4cc/min, Ar 50cc/min, 圧力:100Torr,マイクロ波出力:800W の条件で10時間で0.1mm厚の多結晶ダイヤモンド被覆層1
0を形成した。Example 1 Material gas (flow rate): H 2 200 cc / min, CH 4 4 cc / min, Ar 50 cc / min, pressure on SiC sintered body 11 as shown in FIG. 4 (a) by microwave plasma CVD method : 100 Torr, microwave output: 800W, 0.1mm thick polycrystalline diamond coating layer for 10 hours 1
Formed 0.
かくして得た多結晶ダイヤモンド被覆層10をメッシュ
サイズ＃8000のダイヤモンド砥石で研磨を行なったうえ
で、エッジ部の面取加工を施した後、ステンレス鋼（SU
S304）からなる工具シャンク12に基体固定用止めねじ穴
７から基体固定用溝４に止めねじ６にて取付けることに
より第４図（ｂ）に示すボンディングツールを得た。The polycrystalline diamond coating layer 10 thus obtained is polished with a diamond grindstone with a mesh size of # 8000, and the edges are chamfered, then stainless steel (SU
The bonding tool shown in FIG. 4 (b) was obtained by attaching the base body fixing set screw hole 7 to the base body fixing groove 4 with the set screw 6 to the tool shank 12 made of S304).
このようにして得られたボンディングツールＡはカー
トリッジヒータ収納部３、熱電対収納部２、ダイヤモン
ド被覆した基体11が一体であるため、工具表面の伝播効
果が良好で、8mm□の工具表面上の550℃での温度分布差
が3.5℃、また同温度での平坦度が0.3μｍとなり、ダイ
ヤモンド焼結体よりなる従来方式のボンディングツール
の同温度における温度分布差７℃、平坦度５μｍに比べ
て良好な結果が得られた。Since the bonding tool A thus obtained has the cartridge heater housing 3, the thermocouple housing 2, and the diamond-coated substrate 11 which are integrated, the tool surface has a good propagation effect, and the tool surface of 8 mm square The difference in temperature distribution at 550 ° C is 3.5 ° C, and the flatness at the same temperature is 0.3 μm. Compared to the temperature distribution difference of 7 ° C and flatness 5 μm at the same temperature in the conventional bonding tool made of a diamond sintered body. Good results have been obtained.
また、このボンディングツールをボンディング装置に
実装して耐久テストを行なったところ、100万回の使用
に耐えることができた。これはダイヤモンド焼結体によ
りなるボンディングツールを実装した装置で同様のテス
トを行なった場合の10万回に比べて10倍もの長寿命であ
ることが確認された。Also, when this bonding tool was mounted on a bonding device and a durability test was performed, it could withstand 1 million uses. It was confirmed that this was 10 times as long as the life of 100,000 times when the same test was performed with an apparatus equipped with a bonding tool made of a diamond sintered body.
又、ボンディングツールの交換時間を測定したとこ
ろ、従来のツールでは１時間かかっていたものがこの発
明のボンディングツールでは30分で交換可能であった。Further, when the replacement time of the bonding tool was measured, it could be replaced with the bonding tool of the present invention in 30 minutes, which took 1 hour with the conventional tool.
実施例２ 10容量％のコバルトをバインダーに用いた厚さ1.5mm
のダイヤモンド焼結体13に厚さ3mmの超硬合金14がバッ
クメタルとして接合されたものを工具先端部（第５図
（ａ））に用いて実施例１と同様の加工を行なったうえ
でインコネルからなる工具シャンク12にねじ止め方式に
より取付けて第５図（ｂ）に示すボンディングツールを
得た。Example 2 Thickness of 1.5 mm using 10% by volume of cobalt as a binder
After the cemented carbide 14 having a thickness of 3 mm is joined as a back metal to the diamond sintered body 13 of No. 1 is used for the tool tip portion (FIG. 5 (a)) and the same processing as in Example 1 is performed. It was attached to a tool shank 12 made of Inconel by a screwing method to obtain a bonding tool shown in FIG. 5 (b).
一方、比較のため、同一の工具先端部（第５図
（ａ））を同一の工具シャンクに従来方式である銀ロウ
付けで工具シャンクに取付けた。On the other hand, for comparison, the same tool tip portion (FIG. 5 (a)) was attached to the same tool shank by silver brazing which is a conventional method.
これらのボンディングツールをボンディング装置に実
装して耐久テストを試みたところ、双方とも15万回の使
用に耐えたが、この発明のねじ止め式ボンディングツー
ルでは使用後も接合部は全く緩みは認められず、またコ
スト面でも従来方式のボンディングツールに比べて40％
以上安価に作成できるうえ、装置への取付け時間も工具
先端の取替えだけでよいので従来方式のボンディング装
置に比べて取替え時間も50％以上も短縮することができ
た。When these bonding tools were mounted on a bonding apparatus and tried for a durability test, both of them could withstand 150,000 times of use, but the screw-bonding type bonding tool of the present invention showed no looseness at the joints even after use. In addition, the cost is 40% compared to the conventional bonding tool.
As mentioned above, it can be made at low cost, and since the attachment time to the device only needs to change the tip of the tool, the replacement time can be shortened by 50% or more compared to the conventional bonding device.
実施例３ 第６図（ａ）に示すようにバインダーを用いない厚さ
1.5mmの立方晶窒化硼素15に厚さ7mmのタングステン合金
16をバックメタルとして接合されたものを工具先端部に
用いて実施例１と同様の加工を行なったうえで、鉄−ニ
ッケル−コバルト合金からなる工具シャンク12にねじ止
め方式により取付けた。かくして第６図（ｂ）に示すボ
ンディングツールを得た。Example 3 Thickness without binder as shown in FIG. 6 (a)
1.5mm cubic boron nitride 15 and 7mm thick tungsten alloy
The same process as in Example 1 was carried out using the tool 16 joined as a back metal for the tip of the tool, and then mounted on the tool shank 12 made of an iron-nickel-cobalt alloy by a screwing method. Thus, the bonding tool shown in FIG. 6 (b) was obtained.
一方、比較のため鉄−ニッケル−コバルト合金からな
る工具シャンクに立方晶窒化硼素を直接金ロウ付けで取
付けボンディングツールを得た。On the other hand, for comparison, cubic boron nitride was directly attached to a tool shank made of an iron-nickel-cobalt alloy by gold brazing to obtain a bonding tool.
これらのボンディングツールで550℃における温度分
布差および平坦度を測定したところ、本実施例のボンデ
ィングツールでは温度分布差2.5℃、平坦度0.20μｍで
あり、金ロウ付けボンディングツールのそれぞれ2.7
℃、0.18μｍとほぼ同等の結果が得られた。When the temperature distribution difference and the flatness at 550 ° C. were measured by these bonding tools, the temperature distribution difference was 2.5 ° C. and the flatness was 0.20 μm with the bonding tool of this example, and the bonding tools of the gold brazing bonding tools each had a difference of 2.7.
The result was almost equal to 0.18 μm at 0 ° C.
又、これらのボンディングツールをボンディング装置
に実装して耐久テストを行なったところ何れも20万回の
使用に耐えたが、本実施例のボンディングツールは使用
後も接合部に全く緩みは認められなかった。Further, when these bonding tools were mounted on a bonding apparatus and subjected to a durability test, all of them withstood 200,000 times of use, but the bonding tools of this example did not show any looseness in the joint after use. It was
また、コスト面でも実施例２におけると同様に、本実
施例のボンディングツールは従来方式のボンディングツ
ールに比べて40％安価に作製できたうえに装置への取付
け時間も50％短縮することができた。Also in terms of cost, the bonding tool of this embodiment can be manufactured 40% cheaper than the conventional bonding tool and the installation time to the device can be shortened by 50% as in the second embodiment. It was
〈発明の効果〉 以上説明したように、この発明により得られるボンデ
ィングツールは、ボンディングツールの多様な工具先端
部形状に対して先端部の基体部分を取替えるだけで対応
できるという大きな特徴を有するのである。<Effects of the Invention> As described above, the bonding tool obtained by the present invention has a great feature that it can cope with various tool tip shapes of the bonding tool only by replacing the base portion of the tip part. .
従って、多品種小量のIC、LSIの生産のように特にボ
ンディングツールの品種を多く必要とする分野において
大きな効果を発揮するものである。Therefore, the present invention exerts a great effect particularly in a field requiring a large number of kinds of bonding tools, such as the production of a large number of kinds of ICs and LSIs.
第１図はこの発明のボンディングツールを示し、第１図
（ａ）は側面図、同（ｂ）は正面図、第２図及び第３図
は熱圧着方式（Au−Sn共晶合金方式）で用いられる従来
のボンディングツールの概略図、第４図（ａ）、
（ｂ）、第５図（ａ）、（ｂ）および第６図（ａ）、
（ｂ）は何れもこの発明のボンディングツールの実施例
を示す斜視図である。 Ａ……ボンディングツール １……工具先端部、２……熱電対収納部 ３……カートリッジヒーター収納部 ４……基体固定用溝、５、12……工具シャンク ６……基体固定用止めねじFIG. 1 shows a bonding tool of the present invention. FIG. 1 (a) is a side view, FIG. 1 (b) is a front view, and FIGS. 2 and 3 are thermocompression bonding methods (Au-Sn eutectic alloy method). Schematic diagram of a conventional bonding tool used in, Fig. 4 (a),
(B), FIG. 5 (a), (b) and FIG. 6 (a),
(B) is a perspective view showing an embodiment of the bonding tool of the present invention. A ... Bonding tool 1 ... Tool tip part, 2 ... Thermocouple storage part 3 ... Cartridge heater storage part 4 ... Base fixing groove 5, 12, 12 Tool shank 6 ... Base fixing screw
Claims (2)
本以上のねじまたはクランプピンにより接合されてお
り、該工具先端部はダイヤモンド焼結体、ダイヤモンド
単結晶、ダイヤモンド多結晶、または立方晶型窒化硼素
焼結体であり、工具先端部における熱圧着を行なう接着
面が工具シャンクとの接触面と平行であることを特徴と
するボンディングツール。1. A tool tip and a tool shank are at least one.
More than two screws or clamp pins are joined, and the tool tip is a diamond sintered body, a diamond single crystal, a diamond polycrystal, or a cubic boron nitride sintered body. A bonding tool characterized in that the bonding surface to be bonded is parallel to the contact surface with the tool shank.
か一種を主成分とする焼結体および／またはこれらの複
合体からなる基体に気相合成法で析出させた多結晶ダイ
ヤモンドを被覆したものであることを特徴とする請求項
（１）記載のボンディングツール。2. A tool tip is deposited by a vapor phase synthesis method on a substrate composed of a sintered body containing any one of Si, Si 3 N 4 , SiC, and AlN as a main component and / or a composite of these. The bonding tool according to claim 1, wherein the bonding tool is coated with polycrystalline diamond.
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1332328A JP2523195B2 (en) | 1989-12-20 | 1989-12-20 | Bonding tools |
| EP90309271A EP0435423B1 (en) | 1989-12-20 | 1990-08-23 | A bonding tool |
| DE69018220T DE69018220T2 (en) | 1989-12-20 | 1990-08-23 | Connecting tool. |
| CA002023933A CA2023933C (en) | 1989-12-20 | 1990-08-24 | Bonding tool |
| KR1019900013094A KR100210900B1 (en) | 1989-12-20 | 1990-08-24 | Bonding tool |
| US07/573,062 US5197651A (en) | 1989-12-20 | 1990-08-24 | Bonding tool |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1332328A JP2523195B2 (en) | 1989-12-20 | 1989-12-20 | Bonding tools |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03191538A JPH03191538A (en) | 1991-08-21 |
| JP2523195B2 true JP2523195B2 (en) | 1996-08-07 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2523195B2 (en) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61138464U (en) * | 1985-02-14 | 1986-08-28 | ||
| JPH01280327A (en) * | 1988-05-06 | 1989-11-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Bonding tool |
-
1989
- 1989-12-20 JP JP1332328A patent/JP2523195B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03191538A (en) | 1991-08-21 |
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