焊接工具、焊接台、焊接工具用前端部和焊接台用台部制造技术

本发明专利技术提供一种具有可自由更换前端部的焊接工具和焊接台。一种安装前端部和柄部或台座部构成的半导体用的焊接工具或焊接台，其特征在于构成前端部的矩形和圆形的基体部和从基体部突出的突出部由相同材料构成，突出部的前端部用气相合成金刚石覆盖，基体部和柄部机械固定或通过真空吸附固定。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及安装IC、LSI等半导体元件时使用的焊接工具和/或焊接台的结构。最近为将半导体元件和膜上或玻璃上形成的布线直接接合，使用加热到规定温度的焊接工具和焊接台。另一方面，引线和布线基板、引线框架这种外部端子的连接，使用加热到规定温度的焊接工具和焊接台将镀锡的引线或未镀锡的引线和在布线基板上通过丝网印刷等形成的焊接电极或镀金的引线，接合到镀金或镀银的引线框架。最近，有通过IC芯片经聚酰胺等粘结带将引线框架直接贴附在半导体元件上，然后，通过上述的金属线接合将半导体元件上形成的电极与引线框架接合的方法，但此时，将引线框架贴附在半导体元件上时，使用加热到规定温度的焊接工具和焊接台。这里使用的焊接工具和焊接台由柄部和前端部以及台座部和台部构成。柄部和台座部原来使用钼、超硬合金、镍基合金、钨或钨合金、铁镍钴合金、不锈钢、铁镍合金、钛或钛合金等制作的金属制品。为改良工具面的平坦度、耐磨损性、温度分布等，前端部和台部将气相合成金刚石、金刚石单晶、金刚石烧结体、立方晶系氮化硼烧结体等的硬质物质贴附在上述金属制造的前端部上来使用。焊接工具和/或焊接台的加热通过将插入卡座加热器的热块体安装在上述柄部和/或台座部进行。将AlN、SiC等基材上组装了通电加热机构的卡座加热器插入在前端部和柄部和/或台部与台座部之间，通过机械或真空吸附等方式固定来进行。原来的焊接工具和焊接台的开发思路大概如下。作为半导体的IC、LSI等制品种类繁多、每个制品连接的引线和布线数、半导体形状不同。因此，需要准备每个IC、LSI制品专用的焊接工具和焊接台，产生成本增高、设备上安装的焊接工具和焊接台的更换需要时间以及焊接工具和焊接台的管理繁杂等问题。为解决这种问题，特开平3-191538号公报中，提出一种通过螺丝等机械安装焊接工具的前端部来容易地拆装前端部的方法。但是，由于使用螺丝方式等，长时间使用引起螺丝部烧损，仍残留不能拆装前端部的问题。另外，特开平8-107129号公报中，提出一种对上述特开平3-191538号公报的改良，将使用偏心轴的方式作为机械安装方法的焊接工具。该方式中，拆装容易并且即便长时间使用，前端部和柄部的固定部也没有烧损。然而，最近使用条件变得苛刻，反复拆装的冷热循环，使得为防止烧损目的的陶瓷涂层部分剥离。结果，在500℃的高温下，大约30万次的焊接后，前端部和柄部之间产生烧损。烧损使得不能替代为另外的前端部。对于焊接台这一点也同样如此。图8所示的已有焊接工具的前端部中，首先焊接覆盖金刚石的陶瓷突出部和金属制造的基体部。然后，研磨体现出前端部上下面的平行度的金刚石面，使得研磨占用时间。前端部的底面和工具面的平行度在工具面上覆盖的金刚石的膜厚以上的情况下，由于不能调整，必须重新焊接。使用具有底面和工具面的平行度不足够的前端部的焊接工具时，有焊接装置启动时的平行度调整非常占用时间的问题。图8所示结构的焊接工具中，陶瓷制造的突出部比金属制造的基体部的热膨胀率小。因此，这两个部件通过焊接接合时，接合面产生的热应力是突出部尺寸越大热应力越大。由此，出现使用中突出部从基体部的金属剥离的问题。即便引起剥离的情况下，由于内应力的影响，前端部的底面和工具面的平坦度改变，反复的安装负荷在接合界面处蓄积热应力，残留割断突出部的问题。焊接工具和焊接台有时会有实际的使用温度和设计温度不同的情况。图8所示结构的焊接工具的工具面在设计温度下通过研磨加工加工成平坦的。但是在与当初的设计温度不同的温度下使用时，前端部的金属制造的基体部和陶瓷制造的突出部的热膨胀率不同，因此前端部的平坦度偏离设计值。因此，在整个工具面上进行均匀接合变得困难，根据情况，产生不能接合的部分。该倾向尤其在前端部的突出部增大时显著。最近的状况是IC和LSI的大小日益增大，焊接工具和/或焊接台的工具面的平坦度、使用时的温度分布等的精度保持在原来的水平变得非常困难。希望缩短工具的更换时间、延长寿命。为缩短更换时间，第一，没有烧损，第二，缩短焊接工具和焊接台的工具面之间的平行度调制时间，因此前端部和/或台部的底面与工具面的精度提高很重要。在长寿命化中，尽量减小使用中的工具面的平坦度变化以及前端部和/或台部没有损坏很重要。最近，通过对仅更换前端部来对应多种制品的所谓的柄部通用化的希望尤其增大了。针对最近的这些多样化的情况，原来的制品再不能应付。本专利技术提出对这些问题作出进一步改良的焊接工具和焊接台。本专利技术的另一形式是一种安装台部和台座部构成的半导体用的焊接台，其特征在于构成台部的基体部和从基体部突出的突出部由相同材料构成，突出部的工具面用气相合成金刚石覆盖，该台部和该台座部机械固定或通过真空吸附固定。台座部具有对在一定位置和角度范围内将台部固定到焊接装置用的安装机构，同时具有将台部加热到焊接工序所需温度的机构。焊接装置中一般使焊接工具和焊接台成对使用。本专利技术的焊接工具可与原来的焊接台组合使用，或与本专利技术的焊接台组合使用。而且，本专利技术的焊接台可与原来的焊接工具组合使用。本专利技术的焊接工具和/或焊接台，其前端部和/或台部在以SiC、Si3N4、AlN之一为主成分的烧结体上通过气相合成法覆盖结晶金刚石。该柄部和/或台座部是从钼、超硬合金、镍基合金、钨或钨合金、铁镍钴合金、不锈钢、铁镍合金、钛或钛合金选择的一种或2种以上金属构成的。其中，铁镍钴合金、作为钨合金的钨铜合金在耐热性和加工性方面优越。本专利技术的前端部和/或台部，构成前端部和/或台部的基体部和从基体部突出的突出部由相同材料构成，突出部的工具面由气相合成金刚石覆盖层构成，上述前端部是以SiC、Si3N4、AlN至少之一为主成分的烧结体。焊接工具和/或焊接台的前端部和/或台部的底面与工具面的平行度在常温下为2微米以下。从侧面一侧观察前端部和/或台部的对柄部和/或台座部的安装部时，具有安装侧面，该安装侧面具有边长或直径朝向工具面减小的梯形形状的截面形状。根据该结构，由于安装部的侧面的斜面与按压部的楔形效果，可提高接合强度。通过改变斜面的倾斜度等，可确认前端部的方向性。本专利技术得到的焊接工具用前端部和/或焊接台用台部的特征在于在100℃到550℃之间，前端部的平坦度变化在1微米以下或为任意值，但前端部上可具有用于吸附半导体元件的一个以上的真空吸附孔。前端部和/或台部上具有用于吸附半导体的真空吸附槽和一个以上的真空吸附孔。本专利技术的前端部和/或台部中，柄部和/或台座部的接触面的面粗糙度最好是平面表面粗糙度Ra为0.1微米以下。这是为保证柄部和/或台座部和前端部之间的热传导。前端部和柄部或台部与台座部之间插入从金、银、铜、铂、钽、镍、铝等软质金属选择的1层或2层以上的金属来使用。尤其前端部上下面的平行度高时，调整平行度容易，并且提高与柄部的密合性，提高热传导。附图标记说明1前端部 2安装侧面3基体部 4突出部5金刚石覆盖层(工具面)6真空吸附孔10卡座加热器容纳部 11安装部12按压部 14柄部15偏心轴 16传递偏心轴的部件17偏心轴的支轴 18部件16的支轴 19热电偶容纳部 20焊接面101台部102安装侧面103基体部 104突出部105金刚石覆盖层(工具面)106真空吸附孔110前端部 111安装部112按压部 11本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种安装前端部和柄部（ｓｈａｎｋ）构成的半导体用的焊接工具，其特征在于：构成前端部的基体部和从基体部突出的突出部由相同材料构成，突出部的工具面用气相合成金刚石覆盖，该前端部和该柄部机械固定或通过真空吸附固定。

【技术特征摘要】
JP 2001-4-25 特愿2001-127511;JP 2002-3-4 特愿2002-05691.一种安装前端部和柄部(shank)构成的半导体用的焊接工具，其特征在于构成前端部的基体部和从基体部突出的突出部由相同材料构成，突出部的工具面用气相合成金刚石覆盖，该前端部和该柄部机械固定或通过真空吸附固定。2.一种安装台部和台座部构成的半导体用的焊接台，其特征在于构成台部的基体部和从基体部突出的突出部由相同材料构成，突出部的工具面用气相合成金刚石覆盖，该台部和该台座部机械固定或通过真空吸附固定。3.如权利要求1或2所述的焊接工具和/或焊接台，其特征在于前端部和/或台部由以SiC、Si3N4、AlN之一为主成分的烧结体构成，该工具面上通过气相合成法覆盖结晶金刚石。4.如权利要求1、2或3所述的焊接工具和/或焊接台，其特征在于柄部和/或台座部是从钼、超硬合金、镍基合金、钨或钨合金、铁镍钴合金、不锈钢、铁镍合金、钛或钛合金选择的一种或2种以上。5.一种焊接工具用前端部和/或焊接台用台部，其特征在于构成前端部和/或台部的基体部和从基体部突出的突出部...

【专利技术属性】
技术研发人员：坂田直纪，前村功一郎，河内宏，矢敷哲男，高桥利也，尾原利昭，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]