JP3381746B2 - Bonding tool - Google Patents
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- Wire Bonding (AREA)
- Die Bonding (AREA)
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はＩＣ、ＬＳＩ等の半導体
素子を実装するときに用いられるボンディングツールの
構造に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the structure of a bonding tool used when mounting semiconductor elements such as ICs and LSIs.
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体素子の持つ電気的特性を引き出す
ためには、半導体素子上に形成された電極とパッケージ
のリード、及びこのリードと配線基板のような外部端子
を電気的に接続する必要がある。半導体素子側の電極と
リード線の接合は従来、金あるいは銅等からなる金属細
線を導線とし、キャピラリーと呼ばれる工具を用いて１
本ずつ接合するワイヤボンディングと呼ばれる方法、及
び、パターン形成された銅箔に錫をメッキしたフィルム
キャリアテープと呼ばれるリード線を、所定の温度に加
熱されたボンディングツールを用いて半導体素子上の全
電極に全リードを一括して接続するＴＡＢ方式（Tape A
utomated Bonding) と呼ばれる方法等によって行われて
いる。2. Description of the Related Art In order to bring out the electrical characteristics of a semiconductor element, it is necessary to electrically connect an electrode formed on the semiconductor element to a lead of a package and the lead and an external terminal such as a wiring board. is there. Conventionally, the electrode on the semiconductor element side and the lead wire are joined together by using a metal thin wire made of gold or copper as a conducting wire and using a tool called a capillary.
A method called wire bonding in which each piece is joined, and a lead wire called a film carrier tape formed by plating tin on a patterned copper foil is heated to a predetermined temperature using a bonding tool to form all electrodes on a semiconductor element. TAB method (Tape A
This is done by a method called utomated Bonding).
【０００３】一方、リード線と配線基板、リードフレー
ムのような外部端子との接続は、錫メッキされたリード
線、或いはされていないリード線と配線基板上にスクリ
ーン印刷等により形成されたハンダ電極とを、あるいは
金メッキされたリード線を金メッキあるいは銀メッキさ
れたリードフレームに所定の温度に加熱されたボンディ
ングツールを用いて接合を行っている。On the other hand, the lead wire is connected to an external terminal such as a wiring board or a lead frame by using a tin-plated lead wire or an unplated lead wire and a solder electrode formed on the wiring board by screen printing or the like. Or a gold-plated lead wire is bonded to a gold-plated or silver-plated lead frame using a bonding tool heated to a predetermined temperature.
【０００４】又、最近はＩＣチップによっては、リード
フレームをポリイミド等の粘着テープを介して半導体素
子に直接貼り付け、しかる後、半導体素子上に形成され
た電極とリードフレームを前述のワイヤボンディングに
より接合する方法があるが、この場合もリードフレーム
を半導体素子に貼り付ける際に所定の温度に加熱された
ボンディングツールが用いられる。Further, recently, depending on the IC chip, a lead frame is directly attached to a semiconductor element via an adhesive tape such as polyimide, and then the electrode formed on the semiconductor element and the lead frame are bonded by the above-mentioned wire bonding. There is a bonding method, but in this case also, a bonding tool heated to a predetermined temperature is used when the lead frame is bonded to the semiconductor element.
【０００５】ここで用いられるボンディングツールに
は、従来、モリブデン、超硬合金、ニッケル基合金、タ
ングステン又はタングステン合金、鉄−ニッケル−コバ
ルト合金、ステンレス鋼、鉄−ニッケル合金、チタン又
はチタン合金等で作られた金属製工具シャンクに、工具
面の平坦度、耐摩耗性、温度分布等を改良するために気
相合成ダイヤモンド、ダイヤモンド単結晶、ダイヤモン
ド焼結体、立方晶系窒化硅素焼結体等の硬質物質からな
る工具先端部を貼り付けたものが用いられており、ボン
ディングツールの工具シャンク部にカートリッジヒータ
ーを挿入することによって所定の温度まで加熱して使わ
れていた。Conventionally, the bonding tool used here is molybdenum, cemented carbide, nickel base alloy, tungsten or tungsten alloy, iron-nickel-cobalt alloy, stainless steel, iron-nickel alloy, titanium or titanium alloy. In order to improve the flatness of the tool surface, wear resistance, temperature distribution, etc. on the made metal tool shank, vapor phase synthetic diamond, diamond single crystal, diamond sintered body, cubic crystal silicon nitride sintered body, etc. The one to which the tip of the tool made of the hard material is attached is used, and the cartridge shank is inserted into the tool shank of the bonding tool to heat it to a predetermined temperature.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のこの
種のボンディングツールでは、シャンクと工具先端部の
硬質物質とは銀鑞付け、金鑞付け、金による熱圧着接
合、焼結接合法などの方法で接合されていた。By the way, in the conventional bonding tool of this type, the shank and the hard substance at the tip of the tool are subjected to silver brazing, gold brazing, thermocompression bonding by gold, sintering bonding, etc. Were joined in a fashion.
【０００７】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、設備に取り付けたボンデ
ィングツールの取り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 or LSI product, which is costly, requires a long time to replace the bonding tool attached to the equipment, and makes the management of the bonding tool complicated. There was such a problem.
【０００８】このような問題を解決するために、特開平
３−１９１５３８号では、ボンディングツールの工具先
端部をネジ等による機械的に取り付けることで工具先端
の着脱を容易にした方法が提案されているが、ネジ方式
などを用いているため長期間の使用によってネジ部が焼
き付きをおこし部品着脱ができなくなる等の問題は残っ
ていた。In order to solve such a problem, Japanese Patent Laid-Open No. 3-191538 proposes a method for easily attaching and detaching the tool tip by mechanically attaching the tool tip of the bonding tool with a screw or the like. However, since the screw method etc. is used, there remains a problem that the screw part is seized due to long-term use and parts cannot be attached and detached.
【０００９】[0009]
【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
の上記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。The present inventors have arrived at the present invention as a result of studies to solve the above problems of the conventional bonding tool in the connection between a semiconductor element and a metal thin wire.
【００１０】即ち、この発明は、工具先端部を、該工具
シャンク部に取り付けられた偏心軸により直接的にもし
くは偏心軸の動きを伝達する部材を介して間接的に該工
具シャンク部に機械的に固定することにより、シャンク
と工具先端部の着税を容易化し、多種類にわたる工具形
状の変化に対し工具先端部を取り替えるだけで対応でき
るという従来の特徴に加え、より簡単に着脱ができ、か
つ５００℃程度の高温での使用によっても固定機構部が
焼き付きを起こさないことを特徴とするものである。That is, according to the present invention, the tool tip portion is mechanically attached to the tool shank portion directly by the eccentric shaft attached to the tool shank portion or indirectly through the member for transmitting the movement of the eccentric shaft. By fixing the tool to the shank, it is possible to easily tax the shank and the tool tip, and in addition to the conventional feature that it can respond to a variety of tool shape changes simply by replacing the tool tip, it can be easily attached and detached, In addition, the fixing mechanism does not cause seizure even when used at a high temperature of about 500 ° C.
【００１１】上記工具先端部としては、多結晶ダイヤモ
ンド、ダイヤモンド単結晶、ダイヤモンド焼結体、又は
立方晶系窒化硼素焼結体から選ばれる１つあるいは２つ
以上の物質と、モリブデン、超硬合金、ニッケル基合
金、タングステン又はタングステン合金、鉄−ニッケル
−コバルト合金、ステンレス鋼、鉄−ニッケル合金、チ
タン又はチタン合金から選ばれる１つ又は２つ以上の物
質との複合体が用いられる。尚、この場合の多結晶ダイ
ヤモンドは、Ｓｉ、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＣ、ＡｌＮ、超硬合
金等のいずれか１種を主成分とする焼結体又はこれらの
複合体からなる基体に、気相合成法により多結晶ダイヤ
モンドを析出させて被履したものである。As the tool tip portion, one or two or more substances selected from polycrystalline diamond, diamond single crystal, diamond sintered body or cubic boron nitride sintered body, molybdenum and cemented carbide are used. , Nickel-based alloys, tungsten or tungsten alloys, iron-nickel-cobalt alloys, stainless steel, iron-nickel alloys, titanium or composites with one or more substances selected from titanium alloys are used. Incidentally, the polycrystalline diamond in this case is obtained by vapor-depositing a diamond on a base body made of a sintered body containing any one of Si, Si 3 N 4 , SiC, AlN, cemented carbide, etc. as a main component or a composite body thereof. Polycrystalline diamond was deposited by a synthetic method and worn.
【００１２】工具シャンク部としては、モリブデン、超
硬合金、ニッケル基合金、タングステン又はタングステ
ン合金、鉄−ニッケル−コバルト合金、ステンレス鋼、
鉄−ニッケル合金、チタン又はチタン合金から選ばれる
１つ又は２つ以上のものが用いられ、又、工具シャンク
部に取り付けられる偏心軸としては、モリブデン、超硬
合金、ニッケル基合金、タングステン又はタングステン
合金、鉄−ニッケル−コバルト合金、ステンレス鋼、鉄
−ニッケル合金、チタン又はチタン合金、ＳｉＣ、Ｚｒ
Ｏ2、Ｓｉ3Ｎ4、Ａｌ2Ｏ3から選ばれる１つ又は２つ以
上の複合体が用いられる。As the tool shank portion, molybdenum, cemented carbide, nickel base alloy, tungsten or tungsten alloy, iron-nickel-cobalt alloy, stainless steel,
One or more selected from iron-nickel alloy, titanium or titanium alloy is used, and as the eccentric shaft attached to the tool shank portion, molybdenum, cemented carbide, nickel base alloy, tungsten or tungsten is used. Alloy, iron-nickel-cobalt alloy, stainless steel, iron-nickel alloy, titanium or titanium alloy, SiC, Zr
One or more composites selected from O 2 , Si 3 N 4 and Al 2 O 3 are used.
【００１３】又、該工具シャンク部、偏心軸、該工具先
端部の表面には、ＴｉＮ、ＴｉＣ、ＡｌＮ、ＳｉＯ2、
ＳｉＣ、Ｓｉ3Ｎ4、ＺｒＯ2の中から選ばれる１つある
いは２つ以上の物質を０．０１μｍ以上２００μｍ以下
の厚さで被覆してもよい。The surface of the tool shank portion, the eccentric shaft, and the tip portion of the tool are TiN, TiC, AlN, SiO 2 , and
One or two or more substances selected from SiC, Si 3 N 4 and ZrO 2 may be coated in a thickness of 0.01 μm or more and 200 μm or less.
【００１４】[0014]
【作用】以下、この発明を図面を参照して説明する。こ
の発明のボンディングツールは図１に示すような構造で
あり、１は工具先端部、４は工具シャンク部である。こ
のボンディングツールは工具シャンク部４の挿着部分１
１でボンディング装置（図示せず）に取り付けられる。The present invention will be described below with reference to the drawings. The bonding tool of the present invention has a structure as shown in FIG. 1, in which 1 is a tool tip portion and 4 is a tool shank portion. This bonding tool consists of the insertion part 1 of the tool shank part 4.
1 is attached to a bonding device (not shown).
【００１５】図２に示すように、工具先端部１の工具シ
ャンク部４への固定構造は、工具シャンク部４に取り付
けられた偏心軸５の動きを伝達する部材６によって工具
シャンク部４に機械的に固定されている。As shown in FIG. 2, the tool tip 1 is fixed to the tool shank portion 4 by a member 6 for transmitting the movement of an eccentric shaft 5 attached to the tool shank portion 4 to the tool shank portion 4. Fixed.
【００１６】図３に示すように、工具先端部１は先端硬
質物質２と金属３の複合体で、工具シャンク部４に偏心
軸の動きを伝達する部材６を介して偏心軸５にて押えつ
けられている。そして工具シャンク部４の熱電対収納部
９及びカートリッジヒーター収納部１０にそれぞれ熱電
対及びカートリッジヒーターが取り付けられて使用され
る。As shown in FIG. 3, the tool tip portion 1 is a composite of a tip hard substance 2 and a metal 3, and is held by an eccentric shaft 5 via a member 6 for transmitting the movement of the eccentric shaft to the tool shank portion 4. It is attached. A thermocouple and a cartridge heater are attached to the thermocouple housing 9 and the cartridge heater housing 10 of the tool shank 4, respectively, for use.
【００１７】図４は図１乃至図３に示すボンディングツ
ールの固定構造の詳細を示したもので、図４（Ａ）に示
すように、偏心軸５がその支軸７を中心に回転し、偏心
軸の動きを伝達する部材６は偏心軸５に押されて支軸８
を中心に回転する。するとこの部材６を介して工具先端
部１は工具シャンク部４に押しつけられて固定が行なわ
れる。又、図４（Ｂ）のように、偏心軸５を逆に回転さ
せれば部材６は工具先端部より離れ、工具先端部１の取
り外しが可能になる。FIG. 4 shows details of the fixing structure of the bonding tool shown in FIGS. 1 to 3. As shown in FIG. 4 (A), the eccentric shaft 5 rotates about its supporting shaft 7, The member 6 for transmitting the movement of the eccentric shaft is pushed by the eccentric shaft 5 to support the shaft 8.
Rotate around. Then, the tool tip portion 1 is pressed against the tool shank portion 4 via the member 6 and fixed. Further, as shown in FIG. 4B, if the eccentric shaft 5 is rotated in the opposite direction, the member 6 is separated from the tool tip portion, and the tool tip portion 1 can be removed.
【００１８】これに対して図５に示すボンディングツー
ルは、工具先端部１が偏心軸の動きを伝達する部材６を
介さずに偏心軸５が直接工具先端部１に当接することに
より固定されている構造を採用した場合を示している。On the other hand, in the bonding tool shown in FIG. 5, the tool tip portion 1 is fixed by directly contacting the tool tip portion 1 with the eccentric shaft 5 without the member 6 transmitting the movement of the eccentric shaft. The figure shows the case of adopting the structure.
【００１９】図６は図５に示すボンディングツールの固
定構造であり、この場合、図６（Ａ）のように偏心軸５
はその支軸７を中心に回転し、偏心軸５が直接工具先端
部１に当接し、その偏心量に応じて工具先端部１を工具
シャンク部４に押えつけ固定を行っている。又、図６
（Ｂ）のように、偏心軸５を逆に回転させれば、工具先
端部１の取り外しが可能になる。FIG. 6 shows a fixing structure of the bonding tool shown in FIG. 5, and in this case, as shown in FIG.
Rotates about its supporting shaft 7, the eccentric shaft 5 directly contacts the tool tip portion 1, and the tool tip portion 1 is pressed and fixed to the tool shank portion 4 in accordance with the amount of eccentricity. Also, FIG.
As shown in (B), if the eccentric shaft 5 is rotated in the opposite direction, the tool tip 1 can be removed.
【００２０】上記図１乃至図６に示す構造のボンディン
グツールは、工具先端部１を工具シャンク部４の所定の
場所にはめ込んだ後、偏心軸５を４５°〜１８０°程度
回転するだけで工具先端部１は工具シャンク部４に固定
されることになり、従来のネジ止め方式に比べて工具先
端部１の着脱は容易になる。In the bonding tool having the structure shown in FIGS. 1 to 6, the tool tip 1 is fitted into a predetermined position of the tool shank 4 and then the eccentric shaft 5 is rotated by about 45 ° to 180 °. Since the tip portion 1 is fixed to the tool shank portion 4, the tool tip portion 1 can be easily attached and detached as compared with the conventional screw fastening method.
【００２１】このようにして工具先端部１を工具シャン
ク部４に取り付けた後、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われる。After attaching the tool tip 1 to the tool shank 4 in this manner, the bonding tool is heated to a predetermined temperature to crimp the semiconductor lead wire.
【００２２】しかしながら、このようなボンディングツ
ールは、通常は５００℃前後の高い温度で使われるわけ
であるが、長期にわたってこのような高い温度状態に保
持されるため、工具シャンク部４に取り付けられた偏心
軸５と工具シャンク部４、偏心軸５とその動きを伝達す
る部材６との間、あるいは工具先端部１と工具シャンク
部４の間の接触面で焼き付きを起こし、偏心軸５が動か
なくなったり、工具シャンク部４に機械的に固定した工
具先端部１が容易に取り外せなくなることがある。However, such a bonding tool is usually used at a high temperature of about 500 ° C., but since it is kept at such a high temperature state for a long period of time, it is attached to the tool shank portion 4. The eccentric shaft 5 does not move because seizure occurs at the contact surface between the eccentric shaft 5 and the tool shank portion 4, the eccentric shaft 5 and the member 6 that transmits the movement, or between the tool tip portion 1 and the tool shank portion 4. Alternatively, the tool tip 1 mechanically fixed to the tool shank portion 4 may not be easily removed.
【００２３】このため、偏心軸５の焼き付きに関しては
偏心軸５と工具シャンク部４の隙間を０．０５ｍｍ以上
設けることで効果があるが、更に工具シャンク部４と偏
心軸５及び工具先端部１と工具シャンク部４のそれぞれ
の接触面にＴｉＮ、ＴｉＣ、ＡｌＮ、ＳｉＯ2、Ｓｉ
Ｃ、Ｓｉ3Ｎ4、ＺｒＯ2の中から選ばれる１つあるいは
２つ以上の物質を０．０１μｍ以上２００μｍ以下の厚
さで被覆することで焼き付きを防ぎ長期間にわたって安
定して使うことができる。尚、被覆厚さは０．０１μｍ
未満では焼き付き防止効果は少なくなり、又、２００μ
ｍより厚いと効果は変わらず材料費が無駄になる。Therefore, regarding seizure of the eccentric shaft 5, it is effective to provide a clearance of 0.05 mm or more between the eccentric shaft 5 and the tool shank portion 4. However, the tool shank portion 4, the eccentric shaft 5, and the tool tip portion 1 are further effective. On the contact surfaces of the tool shank 4 and TiN, TiC, AlN, SiO 2 , Si
By coating one or more substances selected from C, Si 3 N 4 and ZrO 2 with a thickness of 0.01 μm or more and 200 μm or less, seizure can be prevented and stable use can be achieved for a long period of time. . The coating thickness is 0.01 μm
If it is less than 200 μm, the effect of preventing seizure is reduced, and it is 200 μm.
If it is thicker than m, the effect is not changed and the material cost is wasted.
【００２４】一方、焼き付きの防止には偏心軸５そのも
のをＳｉＣ、Ｓｉ3Ｎ4、ＺｒＯ2、Ａｌ2Ｏ3にすること
も効果があるが、この場合コスト的には割高となる。On the other hand, in order to prevent the seizure, it is effective to use SiC, Si 3 N 4 , ZrO 2 or Al 2 O 3 for the eccentric shaft 5 itself, but in this case, the cost is high.
【００２５】以上のように本発明では、工具先端部１を
工具シャンク部４に偏心軸５により直接又は間接的に機
械的に取りつけることにより、工具先端部１と工具シャ
ンク部４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１の取り
替えのみで対応できるようにし、しかも長期にわたる使
用でも焼き付きを起こさないものである。As described above, according to the present invention, the tool tip 1 is mechanically attached to the tool shank portion 4 directly or indirectly by the eccentric shaft 5, so that the tool tip 1 and the tool shank portion 4 can be easily attached and detached. In addition, 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 exchanging the tool tip portion 1, and seizure does not occur even after long-term use.
【００２６】これによって、従来の工具先端部の硬質物
質がシャンクに直接銀鑞付け、金鑞付け、熱圧着法や焼
結接合法などの方法で接合された工具及び、特開平３−
１９１５３８号で開示されたような偏心軸を用いないで
ネジ止めにより工具先端部を工具シャンク部に機械的に
固定した方法に比べ、この発明のボンディングツール
は、工具取り付け時間を５０％〜７０％低減させること
ができ、更に高温状態で長期間にわたって使用しても固
定部分が焼き付きを起こしたりしない。As a result, a conventional tool in which the hard substance at the tip of the tool is directly bonded to the shank by silver brazing, gold brazing, a thermocompression bonding method, a sinter bonding method, or the like, and JP-A-3-
Compared to the method disclosed in Japanese Patent No. 191538, in which the tool tip is mechanically fixed to the tool shank by screwing without using the eccentric shaft, the bonding tool of the present invention has a tool attachment time of 50% to 70%. It can be reduced, and even if it is used at a high temperature for a long period of time, the fixed part does not burn.
【００２７】この発明では工具先端部の硬質物質にはダ
イヤモンド単結晶、ダイヤモンド焼結体、立方晶系窒化
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, as the hard substance at the tip of the tool, any of a diamond single crystal, a diamond sintered body, a cubic boron nitride sintered body, a diamond polycrystalline body and the like can be used.
【００２８】特に、工具先端部にＳｉ、Ｓｉ3Ｎ4、Ｓｉ
Ｃ、ＡｌＮを主成分とする焼結体、超硬合金又はこれら
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, Si, Si 3 N 4 , Si
It is preferable from the viewpoint of tool life to use polycrystalline diamond deposited by vapor phase synthesis on a substrate composed of C, AlN as a main component, a cemented carbide or a composite of these, diamond sintered body, cubic The life can be extended to 2 to 5 times longer than that of a material made of a crystalline boron nitride sintered body.
【００２９】[0029]
【実施例】以下、この発明を実施例により詳細に説明す
る。EXAMPLES The present invention will be described in detail below with reference to examples.
【００３０】（実施例１）マイクロ波プラズマＣＶＤ法
によりＳｉＣ焼結体基体１２（図７）に、原料ガス（流
量）がＨ2：２２０ｃｃ／ｍｉｎ、ＣＨ4：５ｃｃ／ｍｉ
ｎ、Ａｒ： ５５ｃｃ／ｍｉｎであり、圧力が１００Ｔ
ｏｒｒ、マイクロ波出力が８５０Ｗの条件で１０時間で
０．１ｍｍ厚の多結晶ダイヤモンド被覆層１３を形成し
た。(Example 1) A source gas (flow rate) of H 2 : 220 cc / min and CH 4 : 5 cc / mi was applied to a SiC sintered body 12 (FIG. 7) by a microwave plasma CVD method.
n, Ar: 55 cc / min, pressure is 100T
A polycrystalline diamond coating layer 13 having a thickness of 0.1 mm was formed in 10 hours under conditions of orr and microwave output of 850 W.
【００３１】かくして得た多結晶ダイヤモンドのＳｉＣ
基体側を鉄−ニッケル−コバルト合金からなる部材３に
銀鑞付けし、しかるのち、多結晶ダイヤモンド被覆層１
３をメッシュサイズ＃８０００のダイヤモンド砥石で研
磨を行ったうえで、ダイヤモンド砥石によりエッジ部に
各々０．５ｍｍの面取り加工を施すことで、先端ダイヤ
部の有効寸法が１２ｍｍ×５ｍｍの工具先端部を作成し
た。SiC of polycrystalline diamond thus obtained
The substrate side is silver-brazed to a member 3 made of an iron-nickel-cobalt alloy, and then the polycrystalline diamond coating layer 1
After polishing No. 3 with a diamond grindstone with a mesh size of # 8000, chamfering each edge with a diamond grindstone to 0.5 mm, the tool tip with an effective dimension of 12 mm × 5 mm at the tip diamond part Created.
【００３２】このように作成した工具先端部１を、鉄−
ニッケル−コバルト合金からなる工具シャンク部４へ、
鉄−ニッケル−コバルト合金からなる偏心軸５にてクラ
ンプレバー（部材６）を介して固定を行い、図３に示す
構造のボンディングツールを得た。The tip 1 of the tool thus created is
To the tool shank part 4 made of nickel-cobalt alloy,
The eccentric shaft 5 made of an iron-nickel-cobalt alloy was fixed via a clamp lever (member 6) to obtain a bonding tool having a structure shown in FIG.
【００３３】このようにして得られたボンディングツー
ルの、１２ｍｍ×５ｍｍの工具表面上の５５０℃での温
度分布差が５．０℃、又、同温度での平坦度が０．５μ
ｍとなり、多結晶ダイヤモンドよりなる従来方式の鑞付
けタイプのボンディングツールの同温度における温度分
布差７．５℃、平坦度０．８μｍとほぼ同等の結果が得
られた。The bonding tool thus obtained has a temperature distribution difference of 5.0 ° C. at 550 ° C. on a 12 mm × 5 mm tool surface and a flatness of 0.5 μ at the same temperature.
m, the temperature distribution difference was 7.5 ° C. and the flatness was 0.8 μm at the same temperature of the conventional brazing type bonding tool made of polycrystalline diamond, and the results were almost the same.
【００３４】又、このボンディングツールをボンディ
ング装置に装着して耐久テストを行った。尚、比較のた
め、工具先端部の固定がネジ止め方式のもの（比較
例）、工具先端部の固定がと同様にクランプレバー
を介した偏心軸によるもので偏心軸はＳｉ3Ｎ4からなる
もの（本発明例）、工具先端部の固定がと同様にク
ランプレバーを介した偏心軸によるもので偏心軸は鉄−
ニッケル−コバルト合金製で表面にＡｌ2Ｏ3を１０μｍ
被覆したもの（本発明例）についても、それぞれ、６０
０℃の温度、２０ｋｇの荷重で１００万回ボンディング
を行い、その結果を表１に示す。A durability test was conducted by mounting this bonding tool on a bonding apparatus. For comparison, the tool tip is fixed by a screw (comparative example), the tool tip is fixed by an eccentric shaft via a clamp lever, and the eccentric shaft is made of Si 3 N 4. (Example of the present invention), the tool tip is fixed by an eccentric shaft via a clamp lever as in the case of the eccentric shaft made of iron-
Made of nickel-cobalt alloy with Al 2 O 3 on the surface of 10 μm
The coated ones (examples of the present invention) each had 60
Bonding was performed 1 million times at a temperature of 0 ° C. and a load of 20 kg, and the results are shown in Table 1.
【００３５】[0035]
【表１】 [Table 1]
【００３６】表１より、本発明のボンディングツールは
従来のものに比べ、工具シャンク部と工具先端部の固定
部に焼き付きが起こり難く、特に偏心軸にＳｉ3Ｎ4を用
いたもの及び表面にＡｌ2Ｏ3をコーティングしたもので
その効果が顕著に認められた。As shown in Table 1, the bonding tool of the present invention is less likely to cause seizure in the fixed portion of the tool shank portion and the tool tip portion, as compared with the conventional one, and particularly in the case where Si 3 N 4 is used for the eccentric shaft and the surface thereof. The effect was remarkably recognized in the case of coating with Al 2 O 3 .
【００３７】一方、ボンディングツールの交換時間を測
定したところ、従来のネジ止め方式の機械固定ツールで
は焼き付きの処理も含めて０．５時間かかっていたもの
が、本発明のボンディングツールでは１０分で交換可能
であった。On the other hand, when the bonding tool replacement time was measured, it took 0.5 minutes with the conventional screw-fastening machine fixing tool including the seizure process, but with the bonding tool of the present invention, it took 10 minutes. It was exchangeable.
【００３８】（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か
らなる硬質物質２と厚さ７．５ｍｍの超硬合金からなる
金属部３（図８）をインコネルからなる工具シャンク部
４に本発明の偏心軸方式により取り付けて図５に示す構
造のボンディングツールを得た。一方、比較のため、同
一の工具先端部を同一のシャンクに従来のネジ止め方式
でシャンクに取り付けた。Example 2 A hard material 2 made of a diamond sintered body having a thickness of 1.5 mm and a metal portion 3 made of a cemented carbide having a thickness of 7.5 mm using 10% by volume of cobalt as a binder (see FIG. 8) was attached to the tool shank portion 4 made of Inconel by the eccentric shaft method of the present invention to obtain a bonding tool having a structure shown in FIG. On the other hand, for comparison, the same tool tip was attached to the same shank by the conventional screwing method.
【００３９】これらのボンディングツールをボンディン
グ装置に装着して６００℃に加熱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、本発明
の偏心軸方式の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、又、装置への取り付け時間も
偏心軸を回転するだけで簡単にできるので、従来方式の
ネジ止め式のボンディングツールに比べて取り替え時間
も７０％以上短縮することができた。When these bonding tools were mounted on a bonding apparatus and heated to 600 ° C. and an endurance test was attempted, both of them could withstand 150,000 uses, but they were used with the eccentric shaft type bonding tool of the present invention. After that, the joint is not loose at all, and the installation time to the device can be easily done by rotating the eccentric shaft, so the replacement time is 70% or more compared to the conventional screw-fastening bonding tool. I was able to shorten it.
【００４０】[0040]
【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
様な工具形状に対して、先端部の基体部分を取り変える
だけで対応できるという大きな特徴を有し、しかも長期
間の使用にわたっても、固定部が焼き付くことが無い。
従って、多品種少量のＩＣ、ＬＣＩ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。As described above, the bonding tool obtained by the present invention has a great feature that it can cope with various tool shapes of the bonding tool by simply changing the base portion of the tip portion. Moreover, the fixed part does not burn even after long-term use.
Therefore, the present invention exerts a great effect particularly in a field requiring a large number of types of bonding tools, such as production of ICs and LCIs of a large number of various types.
【図１】この発明のボンディングツールを示す斜視図で
ある。FIG. 1 is a perspective view showing a bonding tool of the present invention.
【図２】工具先端部の工具シャンク部への固定構造を示
す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing a fixing structure of a tool tip portion to a tool shank portion.
【図３】この発明のボンディングツールを示す一部切欠
正面図である。FIG. 3 is a partially cutaway front view showing the bonding tool of the present invention.
【図４】工具先端部の工具シャンク部への固定構造を示
す正面図で、（Ａ）は固定状態、（Ｂ）は解放状態を示
す。FIG. 4 is a front view showing a fixing structure of a tool tip portion to a tool shank portion, (A) showing a fixed state and (B) showing a released state.
【図５】この発明のボンディングツールの他の例を示す
正面図である。FIG. 5 is a front view showing another example of the bonding tool of the present invention.
【図６】工具先端部の工具シャンク部への固定構造を示
す正面図で、（Ａ）は固定状態、（Ｂ）は解放状態を示
す。FIG. 6 is a front view showing a fixing structure of a tool tip portion to a tool shank portion, (A) showing a fixed state and (B) showing a released state.
【図７】工具先端部の拡大正面図である。FIG. 7 is an enlarged front view of a tool tip portion.
【図８】工具先端部の拡大正面図である。FIG. 8 is an enlarged front view of a tool tip portion.
【符号の説明】 １ 工具先端部 ２ 硬質物質 ３ 金属部 ４ 工具シャンク部 ５ 偏心軸 ６ 偏心軸の動きを伝達する部材 ７ 偏心軸の支軸 ８ 部材６の支軸 ９ 熱電対収納部 １０ カートリッジヒーター収納部 １１ 挿着部分 １２ 焼結体基体 １３ 多結晶ダイヤモンド被覆層[Explanation of symbols] 1 Tool tip 2 hard substance 3 metal parts 4 Tool shank 5 Eccentric shaft 6 A member that transmits the movement of the eccentric shaft 7 Eccentric shaft support 8 Member 6 support shaft 9 Thermocouple storage 10 Cartridge heater compartment 11 Insertion part 12 Sintered body 13 Polycrystalline diamond coating
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−191538（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−216198（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−106374（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−10930（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/52 H01L 21/60 H01L 21/68 H05K 3/32 H05K 13/04 B23K 20/00 B23Q 1/00 B23Q 3/00 B23Q 7/00 B25J 15/00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-3-191538 (JP, A) JP-A-6-216198 (JP, A) JP-A-7-106374 (JP, A) Actual development Sho-59- 10930 (JP, U) (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/52 H01L 21/60 H01L 21/68 H05K 3/32 H05K 13/04 B23K 20/00 B23Q 1/00 B23Q 3/00 B23Q 7/00 B25J 15/00
Claims (5)
半導体実装用のボンディングツールにおいて、工具先端
部が、該工具シャンク部に取り付けられた偏心軸により
直接的にもしくは偏心軸の動きを伝達する部材を介して
間接的に該工具シャンク部に機械的に固定されることを
特徴とするボンディングツール。1. A bonding tool for mounting a semiconductor, comprising a tool tip and a tool shank, wherein the tool tip transmits the movement of the eccentric shaft directly or by an eccentric shaft attached to the tool shank. A bonding tool, which is mechanically fixed to the tool shank portion indirectly through a member.
Ｃ、ＡｌＮ、超硬合金等のいずれか１種を主成分とする
焼結体又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履したもの、ダイヤ
モンド単結晶、ダイヤモンド焼結体、又は立方晶系窒化
硼素焼結体から選ばれる１つあるいは２つ以上の物質
と、モリブデン、超硬合金、ニッケル基合金、タングス
テン又はタングステン合金、鉄−ニッケル−コバルト合
金、ステンレス鋼、鉄−ニッケル合金、チタン又はチタ
ン合金から選ばれる１つ又は２つ以上の物質との複合体
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. The tool tip portion is made of Si, Si 3 N 4 , Si
A sintered body containing any one of C, AlN, cemented carbide, etc. as a main component, or a base body made of a composite body of these, coated with polycrystalline diamond deposited by a vapor phase synthesis method, and a diamond single crystal. , One or two or more substances selected from diamond sintered bodies, cubic boron nitride sintered bodies, molybdenum, cemented carbide, nickel base alloys, tungsten or tungsten alloys, iron-nickel-cobalt alloys, The bonding tool according to claim 1, wherein the bonding tool is a composite with one or more substances selected from stainless steel, iron-nickel alloys, titanium or titanium alloys.
金、ニッケル基合金、タングステン又はタングステン合
金、鉄−ニッケル−コバルト合金、ステンレス鋼、鉄−
ニッケル合金、チタン又はチタン合金から選ばれる１つ
又は２つ以上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。3. The tool shank portion is molybdenum, cemented carbide, nickel base alloy, tungsten or tungsten alloy, iron-nickel-cobalt alloy, stainless steel, iron-
The bonding tool according to claim 1, wherein the bonding tool is one or two or more selected from a nickel alloy, titanium, or a titanium alloy.
軸がモリブデン、超硬合金、ニッケル基合金、タングス
テン又はタングステン合金、鉄−ニッケル−コバルト合
金、ステンレス鋼、鉄−ニッケル合金、チタン又はチタ
ン合金、ＳｉＣ、ＺｒＯ2、Ｓｉ3Ｎ4、Ａｌ2Ｏ3から選
ばれる１つ又は２つ以上の複合体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。4. The eccentric shaft attached to the tool shank portion is molybdenum, cemented carbide, nickel base alloy, tungsten or tungsten alloy, iron-nickel-cobalt alloy, stainless steel, iron-nickel alloy, titanium or titanium alloy, The bonding tool according to claim 1, which is one or two or more composites selected from SiC, ZrO 2 , Si 3 N 4 , and Al 2 O 3 .
部の表面にＴｉＮ、ＴｉＣ、ＡｌＮ、ＳｉＯ2、Ｓｉ
Ｃ、Ｓｉ3Ｎ4、ＺｒＯ2の中から選ばれる１つあるいは
２つ以上の物質が０．０１μｍ以上２００μｍ以下の厚
さで被覆されていることを特徴とする特許とする請求項
１記載のボンディングツール。5. TiN, TiC, AlN, SiO 2 , Si on the surfaces of the tool shank portion, the eccentric shaft, and the tool tip portion.
The one or two or more substances selected from C, Si 3 N 4 and ZrO 2 are coated in a thickness of 0.01 μm or more and 200 μm or less. Bonding tool.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP26841194A JP3381746B2 (en) | 1994-10-05 | 1994-10-05 | Bonding tool |
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