JPH0156527B2 - - Google Patents
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- JPH0156527B2 JPH0156527B2 JP59219406A JP21940684A JPH0156527B2 JP H0156527 B2 JPH0156527 B2 JP H0156527B2 JP 59219406 A JP59219406 A JP 59219406A JP 21940684 A JP21940684 A JP 21940684A JP H0156527 B2 JPH0156527 B2 JP H0156527B2
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- B29C65/66—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by liberation of internal stresses, e.g. shrinking of one of the parts to be joined
- B29C65/68—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by liberation of internal stresses, e.g. shrinking of one of the parts to be joined using auxiliary shrinkable elements
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- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
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- H10W72/071—Connecting or disconnecting
- H10W72/075—Connecting or disconnecting of bond wires
- H10W72/07531—Techniques
- H10W72/07532—Compression bonding, e.g. thermocompression bonding
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Wire Bonding (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、熱超音波及び熱圧着ボンデイング技
術に係り、更に具体的に言えば、レーザ・ビー
ム・エネルギをボンデイング用の熱に変換するた
めのボンデイング装置に係る。
術に係り、更に具体的に言えば、レーザ・ビー
ム・エネルギをボンデイング用の熱に変換するた
めのボンデイング装置に係る。
[従来技術]
従来、熱圧着及び熱超音波ボンデイングは、微
細なワイヤ及びリボンを有する電子回路パツケー
ジの接点パツドを接合するために用いられてい
る。それらの技術は、熱を発生させ、そして接合
されるべき表面に圧力又は超音波エネルギを加え
ながら、ボンデイングされるべき表面を加熱す
る。
細なワイヤ及びリボンを有する電子回路パツケー
ジの接点パツドを接合するために用いられてい
る。それらの技術は、熱を発生させ、そして接合
されるべき表面に圧力又は超音波エネルギを加え
ながら、ボンデイングされるべき表面を加熱す
る。
それらの方法に於て用いられている熱発生技術
は、典型的には、一端に電流を加えることにより
加熱されたボンデイング・チツプ(bonding tip)
を用いている。ボンデイング・チツプの抵抗加熱
は、ボンデイング・チツプの中間部からボンデイ
ングされるべき接合部に接触するボンデイング・
チツプの端部へ熱を伝達させるために充分な時間
を必要とする。熱発生電流が加えられてから接合
部の温度が上昇する迄には、0.5乃至3秒のオー
ダーの時間が経過する。この時間の経過は、回路
を大量生産するためには遅すぎるボンデイング操
作を生ぜしめる。更に、発生された熱の多くが放
散して失われ、接合部に於けるボンデイング温度
が低下する。
は、典型的には、一端に電流を加えることにより
加熱されたボンデイング・チツプ(bonding tip)
を用いている。ボンデイング・チツプの抵抗加熱
は、ボンデイング・チツプの中間部からボンデイ
ングされるべき接合部に接触するボンデイング・
チツプの端部へ熱を伝達させるために充分な時間
を必要とする。熱発生電流が加えられてから接合
部の温度が上昇する迄には、0.5乃至3秒のオー
ダーの時間が経過する。この時間の経過は、回路
を大量生産するためには遅すぎるボンデイング操
作を生ぜしめる。更に、発生された熱の多くが放
散して失われ、接合部に於けるボンデイング温度
が低下する。
米国特許第4320281号明細書に於て、他のボン
デイング技術が開示されており、その技術は接合
面を加熱するためにレーザ・ビーム・エネルギを
用いている。その技術は、表面の不規則性が異な
る反射率を生じるという、1つの問題を有する。
不均一な加熱が生じ、ボンデイング温度の制御が
極めて困難である。
デイング技術が開示されており、その技術は接合
面を加熱するためにレーザ・ビーム・エネルギを
用いている。その技術は、表面の不規則性が異な
る反射率を生じるという、1つの問題を有する。
不均一な加熱が生じ、ボンデイング温度の制御が
極めて困難である。
[発明が解決しようとする問題点]
本発明の目的は、金属又は非金属の表面を熱圧
着、超音波、及び熱超音波によるボンデイング技
術により接合させるために、レーザ・ビームから
制御可能なボンデイング温度を発生させるボンデ
イング装置を提供することである。
着、超音波、及び熱超音波によるボンデイング技
術により接合させるために、レーザ・ビームから
制御可能なボンデイング温度を発生させるボンデ
イング装置を提供することである。
[問題点を解決するための手段]
本発明は、レーザ発生手段と、一端に於て上記
レーザ発生手段からのレーザ・ビームを受取る開
放端部を有し、他端に於て加熱端部を有し、上記
開放端部から上記加熱端部へ傾斜する、黒色表面
を含む空胴を有しているボンデイング・チツプと
を備えた、ボンデイング装置を提供する。
レーザ発生手段からのレーザ・ビームを受取る開
放端部を有し、他端に於て加熱端部を有し、上記
開放端部から上記加熱端部へ傾斜する、黒色表面
を含む空胴を有しているボンデイング・チツプと
を備えた、ボンデイング装置を提供する。
本発明の装置は、熱を発生させるための源とし
てレーザ・ビームを用いている。ボンデイング・
チツプには、レーザ・ビームを受取るための黒色
表面を有する空胴が設けられており、その黒色表
面を有する空胴は、レーザ・ビームを完全に吸収
して、ボンデイングされるべき材料に隣接する領
域に於て、上記ボンデイング・チツプを加熱させ
る。
てレーザ・ビームを用いている。ボンデイング・
チツプには、レーザ・ビームを受取るための黒色
表面を有する空胴が設けられており、その黒色表
面を有する空胴は、レーザ・ビームを完全に吸収
して、ボンデイングされるべき材料に隣接する領
域に於て、上記ボンデイング・チツプを加熱させ
る。
一好実施例に於て、ボンデイング・チツプは円
錐状に傾斜している。ボンデイング・チツプ内に
形成されている空胴も、ボンデイングされるべき
接合面の方向に円錐状の傾斜を有している。入射
したレーザ・ビームは、空胴の表面の間を接合部
に向かつて伝播されて、上記接合部の表面に接触
するボンデイング・チツプの端部に於ける温度を
上昇させる。
錐状に傾斜している。ボンデイング・チツプ内に
形成されている空胴も、ボンデイングされるべき
接合面の方向に円錐状の傾斜を有している。入射
したレーザ・ビームは、空胴の表面の間を接合部
に向かつて伝播されて、上記接合部の表面に接触
するボンデイング・チツプの端部に於ける温度を
上昇させる。
[実施例]
添付図面は本発明の装置の一実施例を示してい
る。この装置は、金属の接合部を熱超音波又は熱
圧着によりボンデイングさせる。
る。この装置は、金属の接合部を熱超音波又は熱
圧着によりボンデイングさせる。
2つの素子12及び13を相互にボンデイング
させるために必要な熱エネルギは、レーザ・ビ.
ムの源22によつて供給される。そのレーザ・ビ
ームの源には、NdYAG、Arイオン、COz、Cu
の気体等の如き、任意の大電力パルス又は連続波
(CW)レーザを用いることができる。ボンデイ
ング・チツプを必要な温度に加熱するために要す
る電力は、典型的には、1乃至10ワツトの平均電
力である。例えば、1ミリ秒及び毎秒1000ワツト
のパルスが1ワツトのCW動作に匹敵する。1例
に於て、毎秒発射される、1ジユール/パルスの
パルス型NdYAGレーザ出力(1乃至5ミリ秒の
パルス幅、1000乃至200ワツトのパルス高)が用
いられる。
させるために必要な熱エネルギは、レーザ・ビ.
ムの源22によつて供給される。そのレーザ・ビ
ームの源には、NdYAG、Arイオン、COz、Cu
の気体等の如き、任意の大電力パルス又は連続波
(CW)レーザを用いることができる。ボンデイ
ング・チツプを必要な温度に加熱するために要す
る電力は、典型的には、1乃至10ワツトの平均電
力である。例えば、1ミリ秒及び毎秒1000ワツト
のパルスが1ワツトのCW動作に匹敵する。1例
に於て、毎秒発射される、1ジユール/パルスの
パルス型NdYAGレーザ出力(1乃至5ミリ秒の
パルス幅、1000乃至200ワツトのパルス高)が用
いられる。
中心の空胴1つを有するタングステンより成る
キヤピタリ・チツプ15が示されている。空胴1
7は、大きな入口開口18から小さな出口開口1
6へ傾斜している。ボンデイング・チツプの先端
部即ち出口開口16はボンデイングされるべき接
合部14上に配置される。接合部14に於ける一
方の素子は集積回路11上の接点パッド12とし
て示されており、他方の素子はワイヤ接続体13
として示されている。
キヤピタリ・チツプ15が示されている。空胴1
7は、大きな入口開口18から小さな出口開口1
6へ傾斜している。ボンデイング・チツプの先端
部即ち出口開口16はボンデイングされるべき接
合部14上に配置される。接合部14に於ける一
方の素子は集積回路11上の接点パッド12とし
て示されており、他方の素子はワイヤ接続体13
として示されている。
ボンデイング・チツプの先端部16が垂直方向
に距離Vだけ移動されて、接合部14に接触され
る。熱圧着ボンデイングの場合には、接合部に熱
を加えながら、該接合部を上記先端部で加圧す
る。素子12及び13を相互にボンデイングさせ
るために必要な熱エネルギが、空胴17の傾斜部
分に於ける黒色の円錐状の表面によつて発生され
る。その黒色の円錐状の表面は、入射したレー
ザ・ビーム21のエネルギを全て吸収して、先端
部16の温度を上昇させる。
に距離Vだけ移動されて、接合部14に接触され
る。熱圧着ボンデイングの場合には、接合部に熱
を加えながら、該接合部を上記先端部で加圧す
る。素子12及び13を相互にボンデイングさせ
るために必要な熱エネルギが、空胴17の傾斜部
分に於ける黒色の円錐状の表面によつて発生され
る。その黒色の円錐状の表面は、入射したレー
ザ・ビーム21のエネルギを全て吸収して、先端
部16の温度を上昇させる。
又、図示されている装置は、超音波及び熱超音
波ボンデイングにも適合可能である。超音波エネ
ルギをタングステンより成るキヤピラリ・チツプ
に水平面に於て与えるために、超音波発生手段2
0が連結部19を介して接続されている。
波ボンデイングにも適合可能である。超音波エネ
ルギをタングステンより成るキヤピラリ・チツプ
に水平面に於て与えるために、超音波発生手段2
0が連結部19を介して接続されている。
中心の空胴17は、入射したレーザ・ビームの
エネルギの全てを先端部16の領域に於て吸収す
るように充分な鋭角で傾斜している。
エネルギの全てを先端部16の領域に於て吸収す
るように充分な鋭角で傾斜している。
図に示されている装置は、3ミリ秒以内に先端
部16に於て1250℃のボンデイング温度を与え、
10ミリ秒のオーダーの熱崩壊時間を示し、ボンデ
イング・チツプ温度を生ぜしめるための従来の電
流放電技術よりも著しく改良されている。レー
ザ・エネルギを接合部14に直接加えるレーザ技
術に不随する制御不可能な損失は、エネルギを接
合部14に加える前に該エネルギを吸収する黒色
の円錐状の表面によつて除かれる。
部16に於て1250℃のボンデイング温度を与え、
10ミリ秒のオーダーの熱崩壊時間を示し、ボンデ
イング・チツプ温度を生ぜしめるための従来の電
流放電技術よりも著しく改良されている。レー
ザ・エネルギを接合部14に直接加えるレーザ技
術に不随する制御不可能な損失は、エネルギを接
合部14に加える前に該エネルギを吸収する黒色
の円錐状の表面によつて除かれる。
以上の説明に於ては、熱圧着、超音波及び熱超
音波ボンデイングに於て用いられるボンデイン
グ・チツプ温度を発生させる本発明の装置の一実
施例について述べたが、他の実施例にも本発明を
用いることができることを理解されたい。
音波ボンデイングに於て用いられるボンデイン
グ・チツプ温度を発生させる本発明の装置の一実
施例について述べたが、他の実施例にも本発明を
用いることができることを理解されたい。
[発明の効果]
本発明によれば、金属又は非金属の表面を熱圧
着、超音波、及び熱超音波によるボンデイング技
術により接合させるために、レーザ・ビームから
制御可能なボンデイング温度を発生させるボンデ
イング装置が提供される。
着、超音波、及び熱超音波によるボンデイング技
術により接合させるために、レーザ・ビームから
制御可能なボンデイング温度を発生させるボンデ
イング装置が提供される。
図面は本発明の装置の一好実施例を示す図であ
る。 11……集積回路、12……接点パツド、13
……ワイヤ接続体、14……接合部、15……キ
ヤピラリ、チツプ(ボンデイング・チツプ)、1
6……出口開口即ちボンデイング・チツプの先端
部、17……中心の空胴、18……入口開口、1
9……連結部、20……超音波発生手段、21…
…入射レーザ・ビーム、22……レーザ・ビーム
の源。
る。 11……集積回路、12……接点パツド、13
……ワイヤ接続体、14……接合部、15……キ
ヤピラリ、チツプ(ボンデイング・チツプ)、1
6……出口開口即ちボンデイング・チツプの先端
部、17……中心の空胴、18……入口開口、1
9……連結部、20……超音波発生手段、21…
…入射レーザ・ビーム、22……レーザ・ビーム
の源。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 レーザ発生手段と、 一端に於て上記レーザ発生手段からのレーザ・
ビームを受取る開放端部を有し、他端に於て加熱
端部を有し、上記開放端部から上記加熱端部へ傾
斜する、黒色表面を含む空胴を有しているボンデ
イング・チツプとを備えた、 ボンデイング装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US567219 | 1983-12-30 | ||
| US06/567,219 US4534811A (en) | 1983-12-30 | 1983-12-30 | Apparatus for thermo bonding surfaces |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60148134A JPS60148134A (ja) | 1985-08-05 |
| JPH0156527B2 true JPH0156527B2 (ja) | 1989-11-30 |
Family
ID=24266237
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59219406A Granted JPS60148134A (ja) | 1983-12-30 | 1984-10-20 | ボンデイング装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4534811A (ja) |
| EP (1) | EP0150305B1 (ja) |
| JP (1) | JPS60148134A (ja) |
| DE (1) | DE3463627D1 (ja) |
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