JPH05245440A - 超音波曲げ振動ツール - Google Patents
超音波曲げ振動ツールInfo
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- JPH05245440A JPH05245440A JP4098996A JP9899692A JPH05245440A JP H05245440 A JPH05245440 A JP H05245440A JP 4098996 A JP4098996 A JP 4098996A JP 9899692 A JP9899692 A JP 9899692A JP H05245440 A JPH05245440 A JP H05245440A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ultrasonic
- bending
- bonding
- tool
- bending vibration
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- Pending
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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
- H10W72/071—Connecting or disconnecting
- H10W72/0711—Apparatus therefor
-
- 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
- H10W72/071—Connecting or disconnecting
- H10W72/0711—Apparatus therefor
- H10W72/07141—Means for applying energy, e.g. ovens or lasers
-
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- 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
- H10W72/071—Connecting or disconnecting
- H10W72/075—Connecting or disconnecting of bond wires
-
- 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
- H10W72/071—Connecting or disconnecting
- H10W72/075—Connecting or disconnecting of bond wires
- H10W72/07531—Techniques
- H10W72/07532—Compression bonding, e.g. thermocompression bonding
- H10W72/07533—Ultrasonic bonding, e.g. thermosonic bonding
-
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- 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
- H10W72/50—Bond wires
- H10W72/551—Materials of bond wires
- H10W72/552—Materials of bond wires comprising metals or metalloids, e.g. silver
- H10W72/5522—Materials of bond wires comprising metals or metalloids, e.g. silver comprising gold [Au]
-
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- 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
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- H10W72/50—Bond wires
- H10W72/551—Materials of bond wires
- H10W72/552—Materials of bond wires comprising metals or metalloids, e.g. silver
- H10W72/5524—Materials of bond wires comprising metals or metalloids, e.g. silver comprising aluminium [Al]
Landscapes
- Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
- Wire Bonding (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 着脱可能な超音波曲げ振動ツールの固定部の
信頼性と寿命を高めて、超音波応用プロセスの品質を向
上させること 【構成】 曲げの中性面を含むネックにより、超音波タ
テ振動ホーンへの固定部と曲げ振動部とにシヤンクを区
分して構成した超音波曲げ振動ツール
信頼性と寿命を高めて、超音波応用プロセスの品質を向
上させること 【構成】 曲げの中性面を含むネックにより、超音波タ
テ振動ホーンへの固定部と曲げ振動部とにシヤンクを区
分して構成した超音波曲げ振動ツール
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超音波加工、超音波に
よる金属およびプラスチックスの接合に係わり、とくに
半導体集積回路の組立に用いられる超音波ボンディン
グ、たとえばアルミワイヤ又は金ワイヤを用いるワイヤ
ボンディングに関する。
よる金属およびプラスチックスの接合に係わり、とくに
半導体集積回路の組立に用いられる超音波ボンディン
グ、たとえばアルミワイヤ又は金ワイヤを用いるワイヤ
ボンディングに関する。
【０００２】
【従来の技術】以下超音波ワイヤボンディングを例に取
る。ワイヤボンディングに用いる超音波曲げ振動ツール
（以下ボンディングツールという）は多くの専業メーカ
ーから供給され、その形状寸法と材質は機械的な互換性
の観点からほぼ似かよったものとなっている。しかし詳
細にみれば各社ごとにその材質と先端形状は個々に異な
り、音響的観点からみるとその互換性はほとんど考慮さ
れていないのが実情である。一方、このボンディングツ
ールを駆動する超音波ホーンとその関連システムは別の
複数メーカーから供給され、個々のメーカーによって多
少の差はあるがその周波数は伝統的な６０ＫＨｚあるい
は進歩的な１２０ＫＨｚとほぼ一定である。ボンディン
グツールは超音波ホーンにねじ止めされるが、良好な振
動特性を得るために、そのシヤンクの超音波ホーンへの
最適な取付け位置を個々のケースごとに決めなければな
らない。これは良好な超音波ボンディングを実行するた
めに不可欠なステップであり、同調作業と呼んでいる。
しかしこの同調作業によって最適な取付け位置を決めた
としても、潜在的につぎに述べるようにボンディング条
件（パワー、時間、加圧力）のバラツキを生む危険が残
る。何故ならばボンディング時に毎秒６万回あるいは１
２万回も繰り返えされるシヤンク表面の軸方向の伸縮
を、超音波ホーンの取付穴と取付ねじによって強く拘束
する結果、接触部にフレッティング摩耗を生じ、その結
果起る拘束力の低下がボンディング条件に微妙な影響を
与えるのである。また同時に取付ねじ先端部の損傷を促
し、頻繁な交換を必要とする原因ともなっている。さら
に従来の技術においては曲げの剛性の大きいストレート
シヤンクの特性上、ツール先端をヒンジとする曲げ振動
モードが起りにくい点を指摘しなければならない。この
ヒンジモードは、ワイヤの変形少なく接合強度の高いボ
ンディングに有効であることが、薄板の超音波シーム溶
接で確認されている。したがってこのヒンジモードを利
用することが、ボンディング条件の緩和のために待望さ
れている。
る。ワイヤボンディングに用いる超音波曲げ振動ツール
（以下ボンディングツールという）は多くの専業メーカ
ーから供給され、その形状寸法と材質は機械的な互換性
の観点からほぼ似かよったものとなっている。しかし詳
細にみれば各社ごとにその材質と先端形状は個々に異な
り、音響的観点からみるとその互換性はほとんど考慮さ
れていないのが実情である。一方、このボンディングツ
ールを駆動する超音波ホーンとその関連システムは別の
複数メーカーから供給され、個々のメーカーによって多
少の差はあるがその周波数は伝統的な６０ＫＨｚあるい
は進歩的な１２０ＫＨｚとほぼ一定である。ボンディン
グツールは超音波ホーンにねじ止めされるが、良好な振
動特性を得るために、そのシヤンクの超音波ホーンへの
最適な取付け位置を個々のケースごとに決めなければな
らない。これは良好な超音波ボンディングを実行するた
めに不可欠なステップであり、同調作業と呼んでいる。
しかしこの同調作業によって最適な取付け位置を決めた
としても、潜在的につぎに述べるようにボンディング条
件（パワー、時間、加圧力）のバラツキを生む危険が残
る。何故ならばボンディング時に毎秒６万回あるいは１
２万回も繰り返えされるシヤンク表面の軸方向の伸縮
を、超音波ホーンの取付穴と取付ねじによって強く拘束
する結果、接触部にフレッティング摩耗を生じ、その結
果起る拘束力の低下がボンディング条件に微妙な影響を
与えるのである。また同時に取付ねじ先端部の損傷を促
し、頻繁な交換を必要とする原因ともなっている。さら
に従来の技術においては曲げの剛性の大きいストレート
シヤンクの特性上、ツール先端をヒンジとする曲げ振動
モードが起りにくい点を指摘しなければならない。この
ヒンジモードは、ワイヤの変形少なく接合強度の高いボ
ンディングに有効であることが、薄板の超音波シーム溶
接で確認されている。したがってこのヒンジモードを利
用することが、ボンディング条件の緩和のために待望さ
れている。
【０００３】
【発明の解決すべき課題】ボンディングツールの超音波
ホーンへの取付部から、フレッティング摩耗を追放する
ことと、ボンディングツールの根元の曲げ剛性を下げて
より広いボンディング条件を実現することの２つであ
る。
ホーンへの取付部から、フレッティング摩耗を追放する
ことと、ボンディングツールの根元の曲げ剛性を下げて
より広いボンディング条件を実現することの２つであ
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】ボンディングツールのシ
ヤンクの中間に曲げの中性面を挟むネックを設けて、ス
トレートシヤンクを超音波ホーンへの固定部と曲げ振動
部とに機能的に分割し、かつツール根元の曲げ剛性を低
下させるものである。
ヤンクの中間に曲げの中性面を挟むネックを設けて、ス
トレートシヤンクを超音波ホーンへの固定部と曲げ振動
部とに機能的に分割し、かつツール根元の曲げ剛性を低
下させるものである。
【０００５】
【作用】新たに導入されたネックの存在により、ツール
の曲げ振動部の反動として固定部に現われる曲げ応力が
ネックの無いときに比べて大幅に減小するため、フレッ
ティング摩耗を実質的に抑制することができる。たとえ
ばネックの最小厚さをシヤンク厚さの５０％ないし６０
％に減らすことが強度上許されるとしよう。このときネ
ックの曲げ剛性はシヤンクのそれに比べ１０％ないし２
０％に低下し、固定部に現われる曲げ応力の大きさもこ
の割合で低下する。事実ボンディングに必要な加圧力は
小さく、ネックの導入による静的曲げ強さの低下をほと
んど無視できるのである。またネック自体の存在が根元
の曲げ剛性を低下させるので、ツール先端をヒンジとす
る曲げ振動モードを起りやすくし、ボンディング条件を
広くすることができる。
の曲げ振動部の反動として固定部に現われる曲げ応力が
ネックの無いときに比べて大幅に減小するため、フレッ
ティング摩耗を実質的に抑制することができる。たとえ
ばネックの最小厚さをシヤンク厚さの５０％ないし６０
％に減らすことが強度上許されるとしよう。このときネ
ックの曲げ剛性はシヤンクのそれに比べ１０％ないし２
０％に低下し、固定部に現われる曲げ応力の大きさもこ
の割合で低下する。事実ボンディングに必要な加圧力は
小さく、ネックの導入による静的曲げ強さの低下をほと
んど無視できるのである。またネック自体の存在が根元
の曲げ剛性を低下させるので、ツール先端をヒンジとす
る曲げ振動モードを起りやすくし、ボンディング条件を
広くすることができる。
【０００６】
【実施例】図１に本発明にかかるボンディングツール１
を、超音波ホーン５に取りつけたところを示す。図２
は、本発明にかかるボンディングツール１を図１のＸＸ
断面で切ったネック８ａの断面である。図１においてボ
ンディングツール１の固定部２を、止めねじ６によって
超音波ホーン５のツール取付け穴７にしっかりと締めつ
ける。このため超音波ホーン５とボンディングツール１
の固定部２は一体化して左右方向に振動する。固定部２
の上下に設けたネック８ａ，８ｂの厚さは、通例ボンデ
ィングツール１のシヤンク部の厚さの５０％ないし８０
％程度で十分である。作用の項で述べたように、曲げ振
動部３および４の固定部２への影響は、ネック部の厚さ
８ａおよび８ｂに応じて減殺される。良いボンディング
動作のために曲げ振動部３および４の長さｌ１．ｌ２は
それぞれ超音波系の中心周波数に同調するように選ばれ
る。大量に消費されるボンディングツールの全長は、た
とえば２１ｍｍあるいは１９ｍｍのように標準化され、
前述のシヤンク取付位置の最適化を阻害する要因の一つ
である。事実企業機密のベールに包まれた材質あるいは
先端形状寸法の如何によってはしばしば同調困難の事態
を招いたのである。しかし本発明の結果固定部２の長さ
ｌ０を選ぶ自由度が増したので、この隘路も打開される
に至った。図２においてＡＡは曲げの中性面を示し、こ
れを両側から挟むようにネック８ａおよび８ｂを設け
る。この理由は前述したがさらに補足すると、ネックの
軸方向繊維の伸縮を最小にすることにより、曲げ振動部
の反作用として固定部に現われる曲げ応力を抑制するた
めである。図１において曲げ振動部３が正しく同調する
とき、曲げ振動部４を省略することができる。いいかえ
ると本発明は曲げ振動モードの特定次数に拘束されるも
のではない。また図１、図２に示すものは超音波ワイヤ
ボンディングのボンディングツールであるが、着脱を要
する曲げ振動ツールであれば用途を問わず、超音波加
工、超音波による金属およびプラスチックスの接合に用
いるものにも同じように適用できる。
を、超音波ホーン５に取りつけたところを示す。図２
は、本発明にかかるボンディングツール１を図１のＸＸ
断面で切ったネック８ａの断面である。図１においてボ
ンディングツール１の固定部２を、止めねじ６によって
超音波ホーン５のツール取付け穴７にしっかりと締めつ
ける。このため超音波ホーン５とボンディングツール１
の固定部２は一体化して左右方向に振動する。固定部２
の上下に設けたネック８ａ，８ｂの厚さは、通例ボンデ
ィングツール１のシヤンク部の厚さの５０％ないし８０
％程度で十分である。作用の項で述べたように、曲げ振
動部３および４の固定部２への影響は、ネック部の厚さ
８ａおよび８ｂに応じて減殺される。良いボンディング
動作のために曲げ振動部３および４の長さｌ１．ｌ２は
それぞれ超音波系の中心周波数に同調するように選ばれ
る。大量に消費されるボンディングツールの全長は、た
とえば２１ｍｍあるいは１９ｍｍのように標準化され、
前述のシヤンク取付位置の最適化を阻害する要因の一つ
である。事実企業機密のベールに包まれた材質あるいは
先端形状寸法の如何によってはしばしば同調困難の事態
を招いたのである。しかし本発明の結果固定部２の長さ
ｌ０を選ぶ自由度が増したので、この隘路も打開される
に至った。図２においてＡＡは曲げの中性面を示し、こ
れを両側から挟むようにネック８ａおよび８ｂを設け
る。この理由は前述したがさらに補足すると、ネックの
軸方向繊維の伸縮を最小にすることにより、曲げ振動部
の反作用として固定部に現われる曲げ応力を抑制するた
めである。図１において曲げ振動部３が正しく同調する
とき、曲げ振動部４を省略することができる。いいかえ
ると本発明は曲げ振動モードの特定次数に拘束されるも
のではない。また図１、図２に示すものは超音波ワイヤ
ボンディングのボンディングツールであるが、着脱を要
する曲げ振動ツールであれば用途を問わず、超音波加
工、超音波による金属およびプラスチックスの接合に用
いるものにも同じように適用できる。
【０００７】
【発明の効果】本発明の結果、曲げ振動ツールの固定部
の拘束状態が損失少なく安定化するので、接合あるいは
加工品質のバラツキが少なくなり、ホーンなどの寿命が
大幅に伸びる。また大量消費される標準型ボンディング
ツールの場合には、超音波系に対する同調を最適化し、
またヒンジ曲げ振動モードの導入により、ボンディング
品質の向上に大きく寄与するものである。
の拘束状態が損失少なく安定化するので、接合あるいは
加工品質のバラツキが少なくなり、ホーンなどの寿命が
大幅に伸びる。また大量消費される標準型ボンディング
ツールの場合には、超音波系に対する同調を最適化し、
またヒンジ曲げ振動モードの導入により、ボンディング
品質の向上に大きく寄与するものである。
図１は本発明のワイヤボンディングツールへの実施例で
あり、図２は図１のボンディングツールのネックの断面
図である。
あり、図２は図１のボンディングツールのネックの断面
図である。
【符号の説明】１ ・・・・ 超音波曲げ振動ツール、ボンディン
グに用いるものは通常ボンディングツールと呼ばれてい
る。 ５ ・・・・ 超音波ホーン ８ａ，８ｂ・・・・ ネック ＡＡ ・・・・ 曲げの中性面
グに用いるものは通常ボンディングツールと呼ばれてい
る。 ５ ・・・・ 超音波ホーン ８ａ，８ｂ・・・・ ネック ＡＡ ・・・・ 曲げの中性面
Claims (1)
- 超音波ホーンへの固定部を、曲げの中性面を挟むネック
によって曲げ振動部から機能的に分割したことを特徴と
する超音波曲げ振動ツール
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4098996A JPH05245440A (ja) | 1992-03-06 | 1992-03-06 | 超音波曲げ振動ツール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4098996A JPH05245440A (ja) | 1992-03-06 | 1992-03-06 | 超音波曲げ振動ツール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05245440A true JPH05245440A (ja) | 1993-09-24 |
Family
ID=14234592
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4098996A Pending JPH05245440A (ja) | 1992-03-06 | 1992-03-06 | 超音波曲げ振動ツール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05245440A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110340483A (zh) * | 2019-07-15 | 2019-10-18 | 上海交通大学 | 一种用于丝网测量传感器的工装夹具及使用方法 |
| CN112847865A (zh) * | 2019-11-28 | 2021-05-28 | 汇专科技集团股份有限公司 | 一种超声波夹具 |
| US20220338838A1 (en) * | 2021-04-27 | 2022-10-27 | Kulicke And Soffa Industries, Inc. | Ultrasonic transducers, wire bonding machines including ultrasonic transducers, and related methods |
-
1992
- 1992-03-06 JP JP4098996A patent/JPH05245440A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110340483A (zh) * | 2019-07-15 | 2019-10-18 | 上海交通大学 | 一种用于丝网测量传感器的工装夹具及使用方法 |
| CN110340483B (zh) * | 2019-07-15 | 2021-05-25 | 上海交通大学 | 一种用于丝网测量传感器的工装夹具及使用方法 |
| CN112847865A (zh) * | 2019-11-28 | 2021-05-28 | 汇专科技集团股份有限公司 | 一种超声波夹具 |
| US20220338838A1 (en) * | 2021-04-27 | 2022-10-27 | Kulicke And Soffa Industries, Inc. | Ultrasonic transducers, wire bonding machines including ultrasonic transducers, and related methods |
| US11937979B2 (en) * | 2021-04-27 | 2024-03-26 | Kulicke And Soffa Industries, Inc. | Ultrasonic transducers, wire bonding machines including ultrasonic transducers, and related methods |
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