JPH10284547A - Ｉｃチップのリード材ボンディング用圧接工具 - Google Patents
Ｉｃチップのリード材ボンディング用圧接工具Info
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- JPH10284547A JPH10284547A JP9093817A JP9381797A JPH10284547A JP H10284547 A JPH10284547 A JP H10284547A JP 9093817 A JP9093817 A JP 9093817A JP 9381797 A JP9381797 A JP 9381797A JP H10284547 A JPH10284547 A JP H10284547A
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- JP
- Japan
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- welding tool
- brazing
- weight
- tool
- composition
- Prior art date
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/701—Tape-automated bond [TAB] connectors
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Wire Bonding (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 基体割れやろう付け剥離の発生のないＩＣチ
ップのリード材ボンディング用圧接工具を提供する。 【解決手段】 基体の表面に多結晶ダイヤモンド膜を気
相合成析出してなる工具本体を、ろう材を用いてヒータ
ー内蔵のシャンク部に接合した構造の圧接工具におい
て、上記工具本体の基体を、分散相形成成分として、炭
化タングステン：９０〜９８重量％を含有し、残りが結
合相形成成分としてのＣｏと不可避不純物からなる組成
を有する超硬合金で構成し、また、上記ろう材を、Ａ
ｇ：５〜１５重量％、Ｐ：１〜１０重量％を含有し、残
りがＣｕと不可避不純物からなる組成を有するＣｕ合金
で構成し、さらに、上記シャンク部を、Ｃｒ：１０〜２
５重量％、Ｆｅ：５〜１５重量％を含有し、残りがＮｉ
と不可避不純物からなる組成を有するＮｉ合金で構成す
る。
ップのリード材ボンディング用圧接工具を提供する。 【解決手段】 基体の表面に多結晶ダイヤモンド膜を気
相合成析出してなる工具本体を、ろう材を用いてヒータ
ー内蔵のシャンク部に接合した構造の圧接工具におい
て、上記工具本体の基体を、分散相形成成分として、炭
化タングステン：９０〜９８重量％を含有し、残りが結
合相形成成分としてのＣｏと不可避不純物からなる組成
を有する超硬合金で構成し、また、上記ろう材を、Ａ
ｇ：５〜１５重量％、Ｐ：１〜１０重量％を含有し、残
りがＣｕと不可避不純物からなる組成を有するＣｕ合金
で構成し、さらに、上記シャンク部を、Ｃｒ：１０〜２
５重量％、Ｆｅ：５〜１５重量％を含有し、残りがＮｉ
と不可避不純物からなる組成を有するＮｉ合金で構成す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、実用に際して、
残留応力の経時的蓄積がきわめて少なく、したがって大
型化しても残留応力が原因の基体割れやろう付け剥離の
発生のないＩＣチップのリード材ボンディング用圧接工
具に関するものである。
残留応力の経時的蓄積がきわめて少なく、したがって大
型化しても残留応力が原因の基体割れやろう付け剥離の
発生のないＩＣチップのリード材ボンディング用圧接工
具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、一般に、ＩＣチップの製造に際し
て、例えば図１の概略説明図で示されるように、ＩＣチ
ップの表面に、前記ＩＣチップ表面の上方位置に横方向
所定間隔配置された多数のＣｕ合金などのリード材の先
端部を、前記リード材と同じ配置でＩＣチップ表面に形
成されたＡｕ−Ｉｎ合金（はんだ材）などのバンプを介
して、内蔵したヒーターで５００〜１０００℃に加熱さ
れた圧接工具で圧下するすることにより接合（ボンディ
ング）することが行われている。また、ＩＣチップのリ
ード材のボンディングに用いられる圧接工具としては、
例えば特許第２５２０９７１号明細書に記載されるよう
に、工具本体を、０．５〜５ｍｍの厚さを有し、かつＳ
ｉＣ基焼結体やＳｉ3 Ｎ4 基焼結体、さらにＡｌＮ基焼
結体などからなる基体の表面に、熱フィラメント法やマ
イクロ波プラズマＣＶＤ法、さらに高周波プラズマＣＶ
Ｄ法などの気相合成法を用いて５〜３００μｍの平均層
厚の多結晶ダイヤモンド膜を形成したもので構成し、こ
の工具本体を、コバール合金やインバー合金、さらにＷ
Ｃ基超硬合金などからなるヒーター内蔵のシャンク部
に、各種のＡｇ合金やＣｕ合金などからなるろう材を用
いて接合した構造のものが知られている。
て、例えば図１の概略説明図で示されるように、ＩＣチ
ップの表面に、前記ＩＣチップ表面の上方位置に横方向
所定間隔配置された多数のＣｕ合金などのリード材の先
端部を、前記リード材と同じ配置でＩＣチップ表面に形
成されたＡｕ−Ｉｎ合金（はんだ材）などのバンプを介
して、内蔵したヒーターで５００〜１０００℃に加熱さ
れた圧接工具で圧下するすることにより接合（ボンディ
ング）することが行われている。また、ＩＣチップのリ
ード材のボンディングに用いられる圧接工具としては、
例えば特許第２５２０９７１号明細書に記載されるよう
に、工具本体を、０．５〜５ｍｍの厚さを有し、かつＳ
ｉＣ基焼結体やＳｉ3 Ｎ4 基焼結体、さらにＡｌＮ基焼
結体などからなる基体の表面に、熱フィラメント法やマ
イクロ波プラズマＣＶＤ法、さらに高周波プラズマＣＶ
Ｄ法などの気相合成法を用いて５〜３００μｍの平均層
厚の多結晶ダイヤモンド膜を形成したもので構成し、こ
の工具本体を、コバール合金やインバー合金、さらにＷ
Ｃ基超硬合金などからなるヒーター内蔵のシャンク部
に、各種のＡｇ合金やＣｕ合金などからなるろう材を用
いて接合した構造のものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の半導体装
置の高集積化はめざましく、これに伴い、ＩＣチップは
大面積化し、したがってこれの製造に用いられる圧接工
具は大型化する傾向にあるが、上記の従来圧接工具はじ
め、その他多くの圧接工具においては、これを大型化す
ればするほど、その実用に際して、圧接工具を構成する
工具本体の基体に割れが発生し易くなるばかりでなく、
基体とシャンク部のろう付け部に剥離が発生し易くな
り、使用寿命の短命化が避けられないのが現状である。
これは作業態様、すなわち５００〜１０００℃に加熱し
た圧接工具を常温のリード材に圧接し、このリード材を
介してバンプを溶融温度に加熱してボンディングを行な
う工程の繰り返しに原因するものと考えられ、この場
合、圧接工具、特にこれを構成する基体は急激な加熱冷
却の繰り返しを受けることになるが、同時に発生した残
留応力が経時的に蓄積し、かつこの基体中の残留応力は
圧接工具が大型化するほど大きく、ついにはこの蓄積し
て大きくなった残留応力が基体割れやろう付け剥離を引
き起こすものと解される。
置の高集積化はめざましく、これに伴い、ＩＣチップは
大面積化し、したがってこれの製造に用いられる圧接工
具は大型化する傾向にあるが、上記の従来圧接工具はじ
め、その他多くの圧接工具においては、これを大型化す
ればするほど、その実用に際して、圧接工具を構成する
工具本体の基体に割れが発生し易くなるばかりでなく、
基体とシャンク部のろう付け部に剥離が発生し易くな
り、使用寿命の短命化が避けられないのが現状である。
これは作業態様、すなわち５００〜１０００℃に加熱し
た圧接工具を常温のリード材に圧接し、このリード材を
介してバンプを溶融温度に加熱してボンディングを行な
う工程の繰り返しに原因するものと考えられ、この場
合、圧接工具、特にこれを構成する基体は急激な加熱冷
却の繰り返しを受けることになるが、同時に発生した残
留応力が経時的に蓄積し、かつこの基体中の残留応力は
圧接工具が大型化するほど大きく、ついにはこの蓄積し
て大きくなった残留応力が基体割れやろう付け剥離を引
き起こすものと解される。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
上述のような観点から、残留応力の発生が少なく、かつ
残留応力の経時的蓄積のない圧接工具を開発すべく研究
を行なった結果、圧接工具の基体を、分散相形成成分と
して、炭化タングステン（以下、ＷＣで示す）：９０〜
９８％を含有し、残りが結合相形成成分としてのＣｏと
不可避不純物からなる組成を有する超硬合金で構成し、
また、同ろう材を、Ａｇ：５〜１５％、Ｐ：１〜１０％
を含有し、残りがＣｕと不可避不純物からなる組成を有
するＣｕ合金で構成し、さらに、同シャンク部を、Ｃ
ｒ：１０〜２５％、Ｆｅ：５〜１５％を含有し、残りが
Ｎｉと不可避不純物からなる組成を有するＮｉ合金（以
上重量％、以下％は重量％を示す）で構成すると、この
結果の圧接工具は、上記基体が残留応力の発生を抑制
し、かつ上記ろう材が残留応力の蓄積を抑制するように
作用するので、これを大型化しても、基体割れやろう付
け剥離の発生なく、上記シャンク部によって確保された
すぐれた耐熱性と相まって、著しく長期に亘っての使用
が可能となるという研究結果が得られたのである。
上述のような観点から、残留応力の発生が少なく、かつ
残留応力の経時的蓄積のない圧接工具を開発すべく研究
を行なった結果、圧接工具の基体を、分散相形成成分と
して、炭化タングステン（以下、ＷＣで示す）：９０〜
９８％を含有し、残りが結合相形成成分としてのＣｏと
不可避不純物からなる組成を有する超硬合金で構成し、
また、同ろう材を、Ａｇ：５〜１５％、Ｐ：１〜１０％
を含有し、残りがＣｕと不可避不純物からなる組成を有
するＣｕ合金で構成し、さらに、同シャンク部を、Ｃ
ｒ：１０〜２５％、Ｆｅ：５〜１５％を含有し、残りが
Ｎｉと不可避不純物からなる組成を有するＮｉ合金（以
上重量％、以下％は重量％を示す）で構成すると、この
結果の圧接工具は、上記基体が残留応力の発生を抑制
し、かつ上記ろう材が残留応力の蓄積を抑制するように
作用するので、これを大型化しても、基体割れやろう付
け剥離の発生なく、上記シャンク部によって確保された
すぐれた耐熱性と相まって、著しく長期に亘っての使用
が可能となるという研究結果が得られたのである。
【０００５】この発明は、上記の研究結果に基づいてな
されたものであって、基体の表面に多結晶ダイヤモンド
膜を気相合成析出してなる工具本体を、ろう材を用いて
ヒーター内蔵のシャンク部に接合した構造の圧接工具に
おいて、上記工具本体の基体を、分散相形成成分とし
て、炭化タングステン：９０〜９８％、を含有し、残り
が結合相形成成分としてのＣｏと不可避不純物からなる
組成を有する超硬合金で構成し、 また、上記ろう材を、 Ａｇ：５〜１５％、 Ｐ ：１〜１０％、を含有し、残りがＣｕと不可避不純
物からなる組成を有するＣｕ合金で構成し、さらに、上
記シャンク部を、 Ｃｒ：１０〜２５％、 Ｆｅ：５〜１５％、 を含有し、残りがＮｉと不可避不純物からなる組成を有
するＮｉ合金で構成してなる、基体割れやろう付け剥離
の発生のないＩＣチップのリード材ボンディング用圧接
工具に特徴を有するものである。
されたものであって、基体の表面に多結晶ダイヤモンド
膜を気相合成析出してなる工具本体を、ろう材を用いて
ヒーター内蔵のシャンク部に接合した構造の圧接工具に
おいて、上記工具本体の基体を、分散相形成成分とし
て、炭化タングステン：９０〜９８％、を含有し、残り
が結合相形成成分としてのＣｏと不可避不純物からなる
組成を有する超硬合金で構成し、 また、上記ろう材を、 Ａｇ：５〜１５％、 Ｐ ：１〜１０％、を含有し、残りがＣｕと不可避不純
物からなる組成を有するＣｕ合金で構成し、さらに、上
記シャンク部を、 Ｃｒ：１０〜２５％、 Ｆｅ：５〜１５％、 を含有し、残りがＮｉと不可避不純物からなる組成を有
するＮｉ合金で構成してなる、基体割れやろう付け剥離
の発生のないＩＣチップのリード材ボンディング用圧接
工具に特徴を有するものである。
【０００６】なお、この発明の圧接工具において、通常
の気相合成法によって基体表面に形成される多結晶ダイ
ヤモンド膜の厚さは、前記基体の厚さを２〜５ｍｍとし
た状態で、平均層厚で３０〜１００μｍとするのが望ま
しく、また前記多結晶ダイヤモンド膜の形成に際して
は、その前処理として、前記基体に、（ａ）表面部の結
合相形成成分除去のための表面エッチング処理、（ｂ）
表面傷付け処理、（ｃ）７０〜１５０気圧のＡｒ雰囲気
中、１３００〜１５５０℃の温度に所定時間保持の条件
での表面部ＷＣ粒の粗大化熱処理、以上（ａ）〜（ｃ）
のうちの少なくともいずれかの表面処理を施して、多結
晶ダイヤモンド膜の密着性向上を図るのがよい。
の気相合成法によって基体表面に形成される多結晶ダイ
ヤモンド膜の厚さは、前記基体の厚さを２〜５ｍｍとし
た状態で、平均層厚で３０〜１００μｍとするのが望ま
しく、また前記多結晶ダイヤモンド膜の形成に際して
は、その前処理として、前記基体に、（ａ）表面部の結
合相形成成分除去のための表面エッチング処理、（ｂ）
表面傷付け処理、（ｃ）７０〜１５０気圧のＡｒ雰囲気
中、１３００〜１５５０℃の温度に所定時間保持の条件
での表面部ＷＣ粒の粗大化熱処理、以上（ａ）〜（ｃ）
のうちの少なくともいずれかの表面処理を施して、多結
晶ダイヤモンド膜の密着性向上を図るのがよい。
【０００７】つぎに、この発明の圧接工具を構成する基
体、ろう材、およびシャンク部の組成を上記の通りに定
めた理由を説明する。 （１）基体 基体を構成する超硬合金のＷＣは良好な熱伝導性を有
し、かつ残留応力の発生を抑制する作用があるが、その
割合が９０％未満では、前記作用に所望の効果が得られ
ず、さらに結合相形成成分の割合が相対的に多くなり過
ぎて変形し易くなり、一方その割合が９８％を越えると
結合相形成成分の割合が相対的に少なくなり過ぎて焼結
性が低下し、所望の強度を確保することができなくなる
ことから、その割合を９０〜９８％と定めた。
体、ろう材、およびシャンク部の組成を上記の通りに定
めた理由を説明する。 （１）基体 基体を構成する超硬合金のＷＣは良好な熱伝導性を有
し、かつ残留応力の発生を抑制する作用があるが、その
割合が９０％未満では、前記作用に所望の効果が得られ
ず、さらに結合相形成成分の割合が相対的に多くなり過
ぎて変形し易くなり、一方その割合が９８％を越えると
結合相形成成分の割合が相対的に少なくなり過ぎて焼結
性が低下し、所望の強度を確保することができなくなる
ことから、その割合を９０〜９８％と定めた。
【０００８】（２）ろう材 （ａ） Ａｇ Ａｇ成分には、ろう材の融点を下げ、もって流動性を増
して少量のろう材で満足なろう付けを可能ならしめる作
用があるほか、ろう材の主成分であるＣｕ成分との共存
において、残留応力を吸収し、もって残留応力の経時的
蓄積を抑制すると共に、加熱されたシャンク部から基体
への熱伝達を促進する作用があるが、その含有量が５％
未満では前記作用に所望の効果が得られず、一方その含
有量が１５％を越えると、ろう付け部の強度が低下する
ようになることから、その含有量を１〜１５％、望まし
くは７〜１３％と定めた。
して少量のろう材で満足なろう付けを可能ならしめる作
用があるほか、ろう材の主成分であるＣｕ成分との共存
において、残留応力を吸収し、もって残留応力の経時的
蓄積を抑制すると共に、加熱されたシャンク部から基体
への熱伝達を促進する作用があるが、その含有量が５％
未満では前記作用に所望の効果が得られず、一方その含
有量が１５％を越えると、ろう付け部の強度が低下する
ようになることから、その含有量を１〜１５％、望まし
くは７〜１３％と定めた。
【０００９】（ｂ） Ｐ Ｐ成分には、ろう材の融点を下げると共に、これ自体の
強度を向上させ、もってろう付け部の強度を向上させる
作用があるが、その含有量が１％未満では前記作用に所
望の効果が得られず、一方その含有量が１０％を越える
と、ろう付け部が急激に脆化するようになることから、
その含有量を１〜１０％、望ましくは３〜８％と定め
た。
強度を向上させ、もってろう付け部の強度を向上させる
作用があるが、その含有量が１％未満では前記作用に所
望の効果が得られず、一方その含有量が１０％を越える
と、ろう付け部が急激に脆化するようになることから、
その含有量を１〜１０％、望ましくは３〜８％と定め
た。
【００１０】（３）シャンク部 シャンク部には、内蔵するヒーターによって自身を５０
０〜１０００℃に加熱し、これにろう付けされた工具本
体の温度を同じ温度に保持する役割があるので、すぐれ
た耐熱性と耐酸化性を具備することが求められる。した
がって、シャンク部を構成するＮｉ合金のＣｒ成分は、
耐熱性および耐酸化性を向上させる成分として含有する
が、その割合が１０％未満では、所望の耐熱性および耐
酸化性を確保することができず、一方その割合が２５％
を越えると、強度が低下するようになることから、その
割合を１０〜２５％と定めた。また、同じくＦｅ成分に
は、強度を向上させる作用があるが、その割合が５％未
満では、所望の強度を確保することができず、一方その
割合が１５％を越えると、耐熱性および耐酸化性に低下
傾向が現れるようになることから、その割合を５〜１５
％と定めた。
０〜１０００℃に加熱し、これにろう付けされた工具本
体の温度を同じ温度に保持する役割があるので、すぐれ
た耐熱性と耐酸化性を具備することが求められる。した
がって、シャンク部を構成するＮｉ合金のＣｒ成分は、
耐熱性および耐酸化性を向上させる成分として含有する
が、その割合が１０％未満では、所望の耐熱性および耐
酸化性を確保することができず、一方その割合が２５％
を越えると、強度が低下するようになることから、その
割合を１０〜２５％と定めた。また、同じくＦｅ成分に
は、強度を向上させる作用があるが、その割合が５％未
満では、所望の強度を確保することができず、一方その
割合が１５％を越えると、耐熱性および耐酸化性に低下
傾向が現れるようになることから、その割合を５〜１５
％と定めた。
【００１１】
【発明の実施の形態】この発明の圧接工具を実施例によ
り具体的に説明する。まず、基体を製造する目的で、原
料粉末として、０．５〜３μｍの範囲内の平均粒径を有
する細粒ＷＣ粉末、３〜１０μｍの範囲内の平均粒径を
有する粗粒ＷＣ粉末、および平均粒径：１．２μｍＣｏ
粉末を用意し、これら原料粉末をそれぞれ表１に示され
る配合組成に配合し、ボールミルで７２時間湿式混合
し、乾燥した後、１ｔｏｎ／ｃｍ2 の圧力で圧粉体にプ
レス成形し、この圧粉体を１×１０-3ｔｏｒｒの真空
中、１４５０〜１５５０℃の範囲内の所定の温度に１時
間保持の条件で焼結し、この結果の超硬合金を機械加工
にて長さ：１２ｍｍ×幅：４ｍｍ×厚さ：２．５ｍｍの
寸法とすることにより超硬基体を製造し、ついで前記超
硬基体の表面に、（ａ）５％硝酸水溶液中に５分間浸漬
の表面エッチング処理（以下、表面処理ａと云う）、
（ｂ）平均粒径：１０μｍのダイヤモンドパウダーを分
散含有させたアルコール中での１０分間の超音波表面傷
付け処理（以下、表面処理ｂと云う）、（ｃ）１００気
圧のＡｒ雰囲気中、１４８０℃に１時間保持の表面部Ｗ
Ｃ粒の粗大化熱処理（以下、表面処理ｃと云う）、以上
表面処理ａ〜ｃのうちの少なくともいずれかの表面処理
を表１に示される組み合わせで施した後、気相合成法の
１種である通常のマイクロ波プラズマＣＶＤ装置に装入
し、 反応ガス組成：ＣＨ4 （流量：１０ｃｃ／ｍｉｎ）＋Ｈ
2 （流量：５００ｃｃ／ｍｉｎ）、 雰囲気圧力：５０ｔｏｒｒ、 マイクロ波出力：２ｋｗ、 基体温度：９００℃、 の条件で気相合成を行い、上記基体のそれぞれの表面に
同じく表１に示される平均層厚の多結晶ダイヤモンド膜
を形成することにより工具本体Ａ〜Ｇをそれぞれ製造し
た。
り具体的に説明する。まず、基体を製造する目的で、原
料粉末として、０．５〜３μｍの範囲内の平均粒径を有
する細粒ＷＣ粉末、３〜１０μｍの範囲内の平均粒径を
有する粗粒ＷＣ粉末、および平均粒径：１．２μｍＣｏ
粉末を用意し、これら原料粉末をそれぞれ表１に示され
る配合組成に配合し、ボールミルで７２時間湿式混合
し、乾燥した後、１ｔｏｎ／ｃｍ2 の圧力で圧粉体にプ
レス成形し、この圧粉体を１×１０-3ｔｏｒｒの真空
中、１４５０〜１５５０℃の範囲内の所定の温度に１時
間保持の条件で焼結し、この結果の超硬合金を機械加工
にて長さ：１２ｍｍ×幅：４ｍｍ×厚さ：２．５ｍｍの
寸法とすることにより超硬基体を製造し、ついで前記超
硬基体の表面に、（ａ）５％硝酸水溶液中に５分間浸漬
の表面エッチング処理（以下、表面処理ａと云う）、
（ｂ）平均粒径：１０μｍのダイヤモンドパウダーを分
散含有させたアルコール中での１０分間の超音波表面傷
付け処理（以下、表面処理ｂと云う）、（ｃ）１００気
圧のＡｒ雰囲気中、１４８０℃に１時間保持の表面部Ｗ
Ｃ粒の粗大化熱処理（以下、表面処理ｃと云う）、以上
表面処理ａ〜ｃのうちの少なくともいずれかの表面処理
を表１に示される組み合わせで施した後、気相合成法の
１種である通常のマイクロ波プラズマＣＶＤ装置に装入
し、 反応ガス組成：ＣＨ4 （流量：１０ｃｃ／ｍｉｎ）＋Ｈ
2 （流量：５００ｃｃ／ｍｉｎ）、 雰囲気圧力：５０ｔｏｒｒ、 マイクロ波出力：２ｋｗ、 基体温度：９００℃、 の条件で気相合成を行い、上記基体のそれぞれの表面に
同じく表１に示される平均層厚の多結晶ダイヤモンド膜
を形成することにより工具本体Ａ〜Ｇをそれぞれ製造し
た。
【００１２】また、黒鉛るつぼで、それぞれ表２に示さ
れる組成のＡｇ合金溶湯を調整し、インゴットに鋳造
し、これを熱間圧延にて厚さ：０．２ｍｍの熱延板と
し、この熱延板に冷間圧延を施して厚さ：０．０５ｍｍ
のろう材ａ〜ｇをそれぞれ製造した。
れる組成のＡｇ合金溶湯を調整し、インゴットに鋳造
し、これを熱間圧延にて厚さ：０．２ｍｍの熱延板と
し、この熱延板に冷間圧延を施して厚さ：０．０５ｍｍ
のろう材ａ〜ｇをそれぞれ製造した。
【００１３】さらに、同じく黒鉛るつぼで、それぞれ表
３に示される組成のＮｉ合金溶湯を調整し、これを精密
鋳造（ロストワックス法）した後、機械加工することに
より上記基体の表面寸法と同じ寸法のろう付け面をもっ
たシャンク部ア〜オをそれぞれ製造した。
３に示される組成のＮｉ合金溶湯を調整し、これを精密
鋳造（ロストワックス法）した後、機械加工することに
より上記基体の表面寸法と同じ寸法のろう付け面をもっ
たシャンク部ア〜オをそれぞれ製造した。
【００１４】ついで、上記の工具本体、ろう材、および
シャンク部を、表５に示される組み合わせでセットし、
Ａｒ雰囲気中、８５０〜９５０℃の範囲内の所定温度に
１０分間保持の条件で工具本体をろう材を介してびシャ
ンク部にろう付け接合することにより本発明圧接工具１
〜７をそれぞれ製造した。
シャンク部を、表５に示される組み合わせでセットし、
Ａｒ雰囲気中、８５０〜９５０℃の範囲内の所定温度に
１０分間保持の条件で工具本体をろう材を介してびシャ
ンク部にろう付け接合することにより本発明圧接工具１
〜７をそれぞれ製造した。
【００１５】また、比較の目的で、工具本体として、い
ずれも多結晶ダイヤモンド膜の平均層厚が５０μｍであ
るが、基体が、それぞれＳｉ3 Ｎ4 −５％Ｙ2 Ｏ3 −３
％Ａｌ2 Ｏ3 からなる組成を有するＳｉ3 Ｎ4 基焼結体
（以下、工具本体Ｈと云う）、ＡｌＮ−３％Ｙ2 Ｏ3 −
２％ＣａＯからなる組成を有するＡｌＮ基焼結体（以
下、工具本体Ｉと云う）、およびＳｉＣ−２％Ｂ4 Ｃか
らなる組成を有するＳｉＣ基焼結体（以下、工具本体Ｊ
と云う）、また、シャンク部としてＦｅ−１９．７％Ｎ
ｉ−１９．３％Ｃｏ−０．９５％Ｍｎからなる組成を有
するＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金のシャンク部（以下、シャン
ク部カと云う）、並びにろう材として、Ｃｕ−３２％Ｚ
ｎ−３０％Ａｇからなる組成を有するＣｕ−Ｚｎ−Ａｇ
合金のろう材（以下、ろう材ｇと云う）を用いる以外は
同一の条件で比較圧接工具１〜３をそれぞれ製造した。
ずれも多結晶ダイヤモンド膜の平均層厚が５０μｍであ
るが、基体が、それぞれＳｉ3 Ｎ4 −５％Ｙ2 Ｏ3 −３
％Ａｌ2 Ｏ3 からなる組成を有するＳｉ3 Ｎ4 基焼結体
（以下、工具本体Ｈと云う）、ＡｌＮ−３％Ｙ2 Ｏ3 −
２％ＣａＯからなる組成を有するＡｌＮ基焼結体（以
下、工具本体Ｉと云う）、およびＳｉＣ−２％Ｂ4 Ｃか
らなる組成を有するＳｉＣ基焼結体（以下、工具本体Ｊ
と云う）、また、シャンク部としてＦｅ−１９．７％Ｎ
ｉ−１９．３％Ｃｏ−０．９５％Ｍｎからなる組成を有
するＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金のシャンク部（以下、シャン
ク部カと云う）、並びにろう材として、Ｃｕ−３２％Ｚ
ｎ−３０％Ａｇからなる組成を有するＣｕ−Ｚｎ−Ａｇ
合金のろう材（以下、ろう材ｇと云う）を用いる以外は
同一の条件で比較圧接工具１〜３をそれぞれ製造した。
【００１６】この結果得られた本発明圧接工具１〜７お
よび比較圧接工具１〜３について、多結晶ダイヤモンド
膜の先端面を縦：１５ｍｍ×横：５ｍｍに加工し、かつ
同表面粗さをＲmax で０．８μｍに研磨した状態で、以
下に示す条件で加速耐久試験を行った。すなわち、加速
耐久試験は、図１のＩＣチップおよびリード材に代っ
て、無酸素銅およびＡｌ合金（Ｓｉ：２％含有）からな
り、いずれも表面：２０ｍｍ×１０ｍｍ、厚さ：１０ｍ
ｍの寸法をもち、表面に１個の表面寸法が０．５ｍｍ×
０．５ｍｍにして、高さが３ｍｍの突起が１０個づつ長
さ方向に沿って２列配列配置された水冷ボックスを用
い、この水冷ボックスの突起配設面に対して、上記各種
の圧接工具を、６００℃に加熱した状態で、１０ｋｇの
荷重で１サイクルを８秒とし、このうちの３秒を圧接時
間とした条件で行い、使用寿命に至るまでのサイクル数
を測定した。これらの測定結果を表４に示した。
よび比較圧接工具１〜３について、多結晶ダイヤモンド
膜の先端面を縦：１５ｍｍ×横：５ｍｍに加工し、かつ
同表面粗さをＲmax で０．８μｍに研磨した状態で、以
下に示す条件で加速耐久試験を行った。すなわち、加速
耐久試験は、図１のＩＣチップおよびリード材に代っ
て、無酸素銅およびＡｌ合金（Ｓｉ：２％含有）からな
り、いずれも表面：２０ｍｍ×１０ｍｍ、厚さ：１０ｍ
ｍの寸法をもち、表面に１個の表面寸法が０．５ｍｍ×
０．５ｍｍにして、高さが３ｍｍの突起が１０個づつ長
さ方向に沿って２列配列配置された水冷ボックスを用
い、この水冷ボックスの突起配設面に対して、上記各種
の圧接工具を、６００℃に加熱した状態で、１０ｋｇの
荷重で１サイクルを８秒とし、このうちの３秒を圧接時
間とした条件で行い、使用寿命に至るまでのサイクル数
を測定した。これらの測定結果を表４に示した。
【００１７】
【表１】
【００１８】
【表２】
【００１９】
【表３】
【００２０】
【表４】
【００２１】
【発明の効果】表４に示される結果から、本発明圧接工
具１〜７は、上記の通りの工具本体、ろう材、およびシ
ャンク部の組み合わせによって残留応力の発生が抑制さ
れ、かつ残留応力の経時的蓄積が阻止されることから、
基体割れやろう付け剥離の発生なく、すぐれた耐久性を
長期に亘って発揮するのに対して、比較圧接工具１〜３
においては、いずれも基体割れまたはろう付け剥離が原
因で比較的短時間で使用寿命に至ることが明らかであ
る。上述のように、この発明の圧接工具は、これを大型
化しても基体割れやろう付け剥離の発生なく、長期に亘
っての使用を可能とするので、半導体装置の高集積化に
十分満足に対応するものである。
具１〜７は、上記の通りの工具本体、ろう材、およびシ
ャンク部の組み合わせによって残留応力の発生が抑制さ
れ、かつ残留応力の経時的蓄積が阻止されることから、
基体割れやろう付け剥離の発生なく、すぐれた耐久性を
長期に亘って発揮するのに対して、比較圧接工具１〜３
においては、いずれも基体割れまたはろう付け剥離が原
因で比較的短時間で使用寿命に至ることが明らかであ
る。上述のように、この発明の圧接工具は、これを大型
化しても基体割れやろう付け剥離の発生なく、長期に亘
っての使用を可能とするので、半導体装置の高集積化に
十分満足に対応するものである。
【図１】圧接工具の使用態様を示す概略説明図である。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｃ３０Ｂ 29/04 Ｃ３０Ｂ 29/04 Ａ Ｈ０１Ｌ 21/603 Ｈ０１Ｌ 21/603 Ｃ
Claims (1)
- 【請求項１】 基体の表面に多結晶ダイヤモンド膜を気
相合成析出してなる工具本体を、ろう材を用いてヒータ
ー内蔵のシャンク部に接合した構造の圧接工具におい
て、 上記工具本体の基体を、 分散相形成成分として、炭化タングステン：９０〜９８
重量％、を含有し、残りが結合相形成成分としてのＣｏ
と不可避不純物からなる組成を有する超硬合金で構成
し、 また、上記ろう材を、 Ａｇ：５〜１５重量％、 Ｐ ：１〜１０重量％、を含有し、残りがＣｕと不可避
不純物からなる組成を有するＣｕ合金で構成し、さら
に、上記シャンク部を、 Ｃｒ：１０〜２５重量％、 Ｆｅ：５〜１５重量％、を含有し、残りがＮｉと不可避
不純物からなる組成を有するＮｉ合金で構成したことを
特徴とする基体割れやろう付け剥離の発生のないＩＣチ
ップのリード材ボンディング用圧接工具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9093817A JPH10284547A (ja) | 1997-04-11 | 1997-04-11 | Ｉｃチップのリード材ボンディング用圧接工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9093817A JPH10284547A (ja) | 1997-04-11 | 1997-04-11 | Ｉｃチップのリード材ボンディング用圧接工具 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10284547A true JPH10284547A (ja) | 1998-10-23 |
Family
ID=14092959
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9093817A Withdrawn JPH10284547A (ja) | 1997-04-11 | 1997-04-11 | Ｉｃチップのリード材ボンディング用圧接工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10284547A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8323372B1 (en) * | 2000-01-31 | 2012-12-04 | Smith International, Inc. | Low coefficient of thermal expansion cermet compositions |
-
1997
- 1997-04-11 JP JP9093817A patent/JPH10284547A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8323372B1 (en) * | 2000-01-31 | 2012-12-04 | Smith International, Inc. | Low coefficient of thermal expansion cermet compositions |
| US8956438B2 (en) | 2000-01-31 | 2015-02-17 | Smith International, Inc. | Low coefficient of thermal expansion cermet compositions |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040706 |