(57)【要約】 【課題】  軽量な構造と比剛性の高い材料部材で構成することで、高速化と高位置決め精度を両立させたワイヤーボンディングアームを提供する。【解決手段】  ワイヤーボンダー用のボンディングアームであって、該ボンディングアームが、ＳｉＣ系材料からなるハニカム構造体を含み、かつ、該ハニカム構造体の上下に同質のＳｉＣ系材料からなる平板が接合されてなる部材により構成されていることを特徴とするボンディングアーム。ここで、前記ＳｉＣ系材料が、ヤング率２００GPa以上のＳｉＣ焼結体、または、ＳｉＣ−Ｓｉ複合材料であることが好ましい。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤーボンダー用のボンディングアームであって、該ボンディングアームが、ＳｉＣ系材料からなるハニカム構造体を含み、かつ、該ハニカム構造体の上下に同質のＳｉＣ系材料からなる平板が接合されてなる部材により構成されていることを特徴とするボンディングアーム。
【請求項２】
前記ＳｉＣ系材料が、ヤング率２００GPa以上のＳｉＣ焼結体、または、ＳｉＣ−Ｓｉ複合材料であることを特徴とする請求項１記載のボンディングアーム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造工程における半導体チップとリードフレーム等との接合や、半導体チップ上にワイヤーを用いてバンプの形成を行うワイヤーボンダーに関わるものであり、特に、軽量で比剛性（ここでは（ヤング率／比重）とする）の高いワイヤーボンダー用のボンディングアームに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から半導体チップとリードフレーム等の外部電極との接合にはワイヤーボンダーが用いられている。図１にワイヤーボンダーの概略構成図を示した。
このうち、熱圧着及び熱圧着と超音波併用のワイヤーボンダーにおいては、ACサーボモーターやリニアモーター等の駆動手段２と、エンコーダや変位センサー等の位置検出手段により位置決めされるキャピラリーを用い、ステージ４に搭載された半導体チップとリードフレームのボンド点にワイヤー３をボンディングした後、ワイヤーをクランプして前記駆動手段２によりクランパーを上昇させることによって、ワイヤー３をボンド点の根本より切断し、再びボンドを行うようになっていて、そのボンディング操作は極めて高速度で動作されるものであり、尚且つ高い位置決め精度が要求されるものである。
ここで、ボンディングアーム１を高速で移動、停止を行うと慣性力により必然的に振動が発生する。この振動は位置決め精度に影響するため、振動は小さいほうが好ましい。なお、振動の大きさは部材の比剛性と相関関係があり、部材比剛性が大きいほど振動を小さくすることができる。
このような要求に対して、高比剛性の構成材料を半導体製造工程に用いる移動体装置の構成部材として用いることが検討されている（例えば、特許文献1参照）。
【特許文献１】特開２００１−３４２０６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ここで、ボンディングアームを高速で動かすためにはボンディングアームは軽量であることが好ましい。しかしながら、前記で提案された部材は、剛性は高いものの軽量でないため、高速に移動できないという課題があった。
以上説明したように、実装装置の高速化、高精度化のためには、部材を軽量にするとともに、振動の軽減を図るために駆動部材の比剛性を大きくしなくてはならないという課題がある。
【０００４】
したがって、本発明の目的は、軽量で高比剛性であり、高速移動が可能なワイヤーボンダー用のボンディングアームを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、上記課題に鑑み鋭意研究した結果、ＳｉＣ系材料からなるハニカム構造体を含む部材をボンディングアームとすることで軽量化が可能なことと、高比剛性であるため高速動作に好適であることを見出して本発明を完成した。
即ち本発明の目的は、下記する手段により達成される。
（１）ワイヤーボンダー用のボンディングアームであって、該ボンディングアームが、ＳｉＣ系材料からなるハニカム構造体を含み、かつ、該ハニカム構造体の上下に同質のＳｉＣ系材料からなる平板が接合されてなる部材により構成されていることを特徴とするボンディングアーム。
（２）前記ＳｉＣ系材料が、ヤング率２００GPa以上のＳｉＣ焼結体、または、ＳｉＣ−Ｓｉ複合材料であることを特徴とする（１）に記載のボンディングアーム。
【発明の効果】
【０００６】
以下に詳細に説明する通り、本発明のボンディングアームによれば、軽量で剛性の高い構造と材料部材で構成されることから、高速化と高位置決め精度を両立させたワイヤーボンディングアームを提供することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明のワイヤーボンディングアームについて、更に詳しく説明する。
上記で述べたように本発明のワイヤーボンディングアームは、ワイヤーボンダー用のボンディングアームであって、該ボンディングアームが、ＳｉＣ系材料からなるハニカム構造体を含み、かつ、該ハニカム構造体の上下に同質のＳｉＣ系材料からなる平板が接合されてなる部材により構成されていることを特徴としている。（請求項１）
【０００８】
本発明によるボンディングアームは、まず、隔壁により仕切られた多数の柱状空隙部を有する構造（以下は、ハニカム構造と呼ぶ。）による軽量性が大きな特徴である。すなわち、ハニカム構造体を用いた理由は、従来の密充填のセラミックスでは重たくて高速化と高位置決め精度を両立できないという課題を解決するためであって、ハニカム構造は十分大きな空隙率を有するため、その構造がボンディングアームの軽量化に大きく寄与するものである。また、ハニカム構造体は、単に同体積の空孔を形成した多孔体と比較して強度や剛性面で優れているという作用がある。
また、本発明のハニカム構造体の上下に同質のＳｉＣ系材料からなる平板が接合されてなる部材における上下とは、前記ハニカム構造の柱状空隙部の長手方向に垂直な面であって、ハニカム構造体の上面と下面を意味している。
また、本発明でＳｉＣ系材料を用いた理由は、ＳｉＣ系材料は、剛性が大きいため、ボンディングアームを高速で移動、停止を行う際に発生する振動を抑制する作用を持つからである。
【０００９】
次に、本発明のボンディングアームは、前記ＳｉＣ系材料が、ヤング率２００GPa以上のＳｉＣ焼結体、または、ＳｉＣ−Ｓｉ複合材料であることが好ましい。（請求項２）
その理由は、ボンディングアームを高速で移動、停止を行う際に発生する振動を抑制するために比剛性の大きい材料を用いる必要があるからである。
ここで、ＳｉＣ−Ｓｉ複合材料の強化材であるＳｉＣの含有率を40〜80体積％であることが好ましい。その理由は、ＳｉＣ含有率が40体積％より少ない場合では、ＳｉＣ−Ｓｉ複合材料の剛性が低下するため歪が発生しやすくなり好ましくないからである。また、ＳｉＣ含有率を80体積％以下とする理由は、これよりＳｉＣ含有率が多いと緻密なＳｉＣ−Ｓｉ複合材料が得られなくなるからである。
【００１０】
本発明においてＳｉＣ質のハニカムを作製する方法としては慣用の方法を用いることができる。例えばＳｉＣ粉末に焼結助剤、成形助剤を添加し押し出し成形によりハニカム形状を成形、焼成しＳｉＣ焼結体を得る方法、またＳｉ粉末とC粉末の混合粉末を同様に押し出し成形で成形、焼成しＳｉＣ−Ｓｉ複合材料を得る方法が挙げられる。
【００１１】
ＳｉＣ系材料のハニカム構造体を含み、かつ、該ハニカム構造体の上下に同質のＳｉＣ系材料からなる平板が接合されてなる部材（以下、サンドイッチパネルと呼ぶ。）とする方法としては慣用の方法を用いることができる。例えばＡｕろう、Ａｇろう、Ａｌ合金ろう、Ｓｉ合金ろうなどのろう材によるろう付けなどが利用できる。こうして得られたサンドイッチパネルの表面板の部分に、必要に応じて穴あけ、ネジ切り加工を施せば、ワイヤーボンダー用のボンディングアームを作製することができる。
【００１２】
以下に実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって何ら限定されるものではない。
［実施例１］
Ｓｉ粉末１００質量部に、Ｃ粉末を４０質量部、メチルセルロースを１５質量部、水２５質量部を添加し、混練、押し出し成形して、ハニカム構造体の前駆体を得た（目開き５ｍｍ正方形、壁厚さ０．５ｍｍ、大きさ１００×１００×４０ｍｍ）。これをＡｒ雰囲気中２０００℃で焼成し、ＳｉＣ焼結体からなるハニカム構造体を得た。上記原料配合で１００×１００×５ｍｍ板をプレス成形し焼成してＳｉＣ平板を得た。このＳｉＣ平板を、Ａｌ合金ろうを用いてＳｉＣハニカム構造体の上下に接合し、機械加工を施してサンドイッチパネル構造からなるボンディングアーム部材を作製した。このＳｉＣ平板およびハニカム構造体の比重は３．０であり、ＳｉＣ平板のＪＩＳに準拠した共振法によるヤング率は３２０ＧＰａであった。
このようにして得られたボンディングアームのかさ比重は１．０であり、ハニカム構造とすることで軽量化をはかることができた。また、比剛性（ここでは（ヤング率／比重）とする）は、３２０ＧＰａと大きく振動を抑制できることがわかった。
【００１３】
〔実施例２〕
ＳｉＣ粉末100質量部にメチルセルロース10質量部、水20質量部を混練、押し出し成形しＳｉＣハニカムを作製した。
平均粒形100μmのＳｉＣ粉末100重量部とアクリルバインダー10質量部およびエタノール20質量部を混練した接合剤を、ボンディングアーム形状に切り出した２枚の多孔質カーボン平板のハニカム構造体との接合面に塗布し、その２枚の塗布面の間に上記ＳｉＣハニカムを配置して、次に、金属ＳｉとともにArガス雰囲気中で1600℃に加熱した。その後、機械加工を施してボンディングアームを得た。
その結果、ＳｉＣ−Ｓｉ複合材料からなるハニカム構造体の両側にＳｉＣ−Ｓｉ複合材料からなる平板が配置され、それらの間にＳｉＣ強化材と金属Ｓｉとの複合材料による接合層を有し、この接合層によりＳｉＣ−Ｓｉ複合材料からなるハニカム構造体と両側にＳｉＣ−Ｓｉ複合材料からなる平板が強固に接合されたサンドイッチパネル構造からなるボンディングアームを得た。ここで、得られた複合材料の強化材ＳｉＣの含有率は、５０体積％であった。また、ＳｉＣ−Ｓｉ複合材料のヤング率は、２８０ＧＰａと剛性が高かった。
【００１４】
次に、このようにして得られたボンディングアームのかさ密度を測定したところ、1.08g/cm3と軽量であった。また、得られたボンディングアームと同様な方法で得られた試料から400mm×400mm×H40mmの試験体を切り出し、4隅を固定し、中心部にφ50mmの棒で0.1MPaの荷重をかけるという「たわみ試験」を行った。その結果、たわみ量は2.5μmと小さく、高い歪抵抗性を示した。また、比剛性は、２８０ＧＰａと大きく振動を抑制できることもわかった。
【００１５】
［比較例］
ＳｉＣハニカムの代わりに既存の高剛性材料をボンディングアーム部材としたものは、例えばセラミックスであるアルミナはヤング率は３９０ＧＰａ、比重は３．９、ステンレス鋼はヤング率２１０ＧＰａ、比重は７．９であり、実施例よりも重く高速移動し難いボンディングアームとなった。
【００１６】
実施例と比較例により、本発明のボンディングアームによれば、軽量で高比剛性であるため、高速化と高位置決め精度を両立させたワイヤーボンディングアームを提供できることが明らかとなった。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】ワイヤーボンダーの概略構成図である。
【符号の説明】
【００１８】
１  ボンディングアーム
２  駆動手段
３  ワイヤー
４  ステージ
【図１】
2005216922.tif 000003