JPH09162249A - ボンディングツールへの超音波電力供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 超音波振動子に供給される超音波信号の周波
数を、超音波ホーンの共振周波数に常に一致させるよう
にすること。 【解決手段】 ボンディングアーム１には、超音波振動
子３および超音波ホーン２の共振周波数を抽出する機械
電気変換素子７が具備され、この機械電気変換素子７に
よって抽出された超音波ホーン２の共振周波数は発振用
入力トランス２５を介して発振用トランジスタ２８，２
９をドライブする。発振用トランジスタ２８，２９によ
って生成された超音波信号はダイオードブリッジ回路３
１および定電流回路Ｂにより電流コントロールされて超
音波振動子３に供給される。従って、超音波ホーン２の
負荷変動によりその共振周波数が変化したとしても、超
音波振動子３に供給する駆動周波数を共振周波数に瞬時
に一致させることができ、また超音波振動子３に供給さ
れる超音波信号は定電流回路Ｂにより一定値に電流コン
トロールされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイスの
組立工程に用いられるワイヤボンディング装置に関する
ものであり、特にワイヤボンディング装置のボンディン
グツールに対して超音波電力を供給するための超音波電
力供給装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスの組立工程に用いられる
ワイヤボンディング装置は、金線又は銅、或いはアルミ
ニウムなどのワイヤを用いて第１ボンディング点となる
半導体チップ上のパッド（電極）と、第２ボンディング
点となるリードとを接続するように構成されている。

【０００３】図４（ａ）及び（ｂ）は、従来のワイヤボ
ンディング装置におけるボンディングアームの一例を示
したものである。

【０００４】図４に示すボンディングアーム１は、超音
波ホーン２と、超音波振動子３と、キャピラリ４とで構
成されている。

【０００５】超音波ホーン２は、ストレートホーン部２
ａと、超音波振動子３を取り付け固定するための円筒フ
ランジ部２ｂと、先端部に縦方向に形成されたスリット
２ｃ₁ を有するコニカル部２ｃと、前記キャピラリ４を
締め付け固定するために、該コニカル部２ｃの一側面に
形成された孔２ｄに螺合されたねじ２ｅとで構成されて
いる。

【０００６】この超音波ホーン２は、主にステンレス鋼
やチタン合金で形成されており、図示していないが、ハ
イブリットＩＣやサーマルヘッド基板等のような面積の
広いＩＣチップ上のパッド（電極）とリードフレームの
リードとを前記ワイヤによりボンディング接続する。

【０００７】この場合ボンディングアーム１は、ストレ
ートホーン部２ａの下方にＸＹテーブル（図示せず）の
移動時における余裕を持たせ、また上方に配置されるテ
レビカメラ等よりなる認識装置（図示せず）の関係を考
慮して約３／２又は２／２波長（λ）（２／２λについ
ては図示せず）共振モードの長さで構成される。

【０００８】またストレートホーン部２ａは円柱形状よ
りなり、このストレートホーン部２ａの端部より約１／
４λのノーダル・ポイント（超音波振動の節位置）に、
該ホーンの外周よりも大きな径を有する円筒フランジ部
２ｂが一体に形成されている。前記ストレートホーン部
２ａの端部には外周にねじが形成された軸（図示せず）
が設けられ、この軸のねじと超音波振動を発生するボル
ト締めランジュバン型振動子よりなる超音波振動子３と
が螺合により結合される。この結合される超音波振動子
全体は前記円筒フランジ部２ｂを介して本体ヘッド部に
固定される。

【０００９】またコニカル部２ｃは、ストレートホーン
部２ａの端部より２／２又は１／２λ（１／２λについ
ては図示せず）の長さより前方に向かって円錐状に形成
されている。このコニカル部２ｃは前記ストレートホー
ン部２ａにより伝達される超音波振動の振動振幅を拡大
するためのものであり、またその自由端部が先細りに形
成されてキャピラリ４が取り付けられている。

【００１０】超音波振動子３は、図４に示すようにリー
ド線５ａ，５ｂを介してコネクタ６に接続されており、
このコネクタ６を介して後述する超音波電力供給回路よ
り超音波電力が与えられるように構成されている。

【００１１】図５は前記のように構成されたボンディン
グアームにおける超音波振動子３に対して超音波電力を
供給するようにした従来の超音波電力供給回路の一例を
示したブロック図である。

【００１２】図５において、１１は超音波信号を発生す
る電圧制御発振器（以下ＶＣＯと称する）であり、この
ＶＣＯ１１から出力される超音波信号は増幅器１２に印
加されるよう構成されている。

【００１３】この増幅器１２には駆動電力制御回路１３
が接続されており、駆動電力制御回路１３によって直流
電源１４より前記増幅器１２に供給される駆動電力が調
整され、増幅器１２におけるパワーコントロールがなさ
れるように構成されている。

【００１４】駆動電力制御回路１３によってパワーコン
トロールされた増幅器１２からの超音波出力は、図４に
示す前記コネクタ６を介して超音波振動子３に対して与
えられる。

【００１５】また前記増幅器１２の出力両端には、抵抗
素子Ｒ１，Ｒ２が直列に接続され、その接続中点より超
音波信号の電圧成分を引き出すようにした電圧検出器１
５が接続されており、また一方の出力端に挿入された電
流検出器１６より電流成分が引き出される。前記電圧検
出器１５からの電圧成分と、電流検出器１６からの電流
成分とは、例えば電圧成分の位相を基準として電流成分
の位相を弁別する電圧・電流位相差検出器１７に供給さ
れる。この電圧・電流位相差検出器１７によってもたら
される位相差弁別出力は、フェーズロックループ回路
（以下ＰＬＬ回路と称する）１８に供給される。

【００１６】このＰＬＬ回路１８は前記電圧・電流位相
差検出器１７からの弁別出力に基づいて、前記超音波ホ
ーン２における共振周波数に対応した発振周波数の制御
信号を発生させるものであり、前記ＰＬＬ回路１８から
供給される制御信号は、前記電圧制御発振器１１に帰還
されて電圧制御発振器１１からは超音波ホーン２におけ
る共振周波数に対応した発振周波数が出力されるように
構成されている。

【００１７】そして、前記図４に示した構成からなるボ
ンディングアーム１を用いてボンディング接続を行うに
際しては、ボンディングステージ（図示せず）の下面に
配設されたヒータブロックによってボンディングステー
ジ上のリードフレームが予熱され、この予熱された状態
でボンディングアーム１が、図示せぬ駆動機構により上
下方向、この場合下方向に移動してキャピラリ４内に挿
入されたワイヤの先端に形成されたボールをＩＣチップ
のパッドに押し潰して加熱圧着する。

【００１８】この押し潰しと同時に図５に示す超音波電
力供給回路より超音波電力が超音波振動子３に供給され
て、超音波による振動が超音波ホーン２より印加され、
キャピラリ４によってワイヤが接続される。

【００１９】このような工程を各チップとリードとの全
てに行い、一連のボンディング工程が完了する。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記超音波
ホーン２の固有共振周波数は、一般に６０ＫＨｚ程度に
成されているが、超音波ホーン２に加わる負荷の変動に
応じて、その共振周波数は約±１ＫＨｚ程度変動する。
そして一般に負荷が加わると、共振周波数は例えば５９
ＫＨｚ程度の低い方に変動することが知られており、こ
のように超音波ホーン２の共振周波数と、ＶＣＯ１１か
らの超音波電力の発振周波数にずれが生じた場合には、
超音波ホーン２の出力効率は低下してしまう。

【００２１】そこで図５に示す超音波電力供給回路は、
発振器１１に対してＰＬＬ回路１８を含む帰還回路を設
けることにより、発振器１１から出力される超音波の周
波数が超音波ホーン２における共振周波数に追従するよ
うに構成されている。

【００２２】しかしながら、前記ＰＬＬ回路１８は、周
知のようにＰＬＬのループに発生するジッタを押さえる
ために、ある程度定数の大きなローパスフィルタをルー
プ内に挿入しなければならず、このローパスフィルタが
ＰＬＬ回路の入出力の応答特性を低下させてしまう。こ
のＰＬＬ回路の入出力の応答特性が低下した場合には、
超音波ホーン２に加わる負荷の急激な変動に対して、Ｖ
ＣＯ１１の発振周波数が追従できなくなり、この結果、
超音波ホーン２の出力効率は低下し、ボンディング不良
を招くという問題点が発生する。

【００２３】そこで、本発明は前記した従来のものの問
題点に鑑みて成されたものであり、超音波振動子に供給
する超音波電力の周波数が、超音波ホーンの共振周波数
の変動に瞬時に追従することができ、以て超音波ホーン
の出力効率を維持し、ボンディング不良の発生を抑制す
ることが可能なボンディングツールへの超音波電力供給
装置を提供することを目的とするものである。

【００２４】

【課題を解決するための手段】かかる目的達成のため本
発明に係るボンディングツールへの超音波電力供給装置
は、先端にキャピラリが取り付けられた超音波ホーン
と、前記超音波ホーンに対して超音波振動を供給する超
音波振動子と、前記超音波振動子に対して超音波電力を
供給する超音波電力供給回路と、前記超音波振動子によ
って励振される超音波ホーンの共振周波数を抽出する機
械電気変換素子より成り、前記超音波電力供給回路にお
ける超音波発振周波数は、前記機械電気変換素子によっ
て得られる超音波ホーンの共振周波数に基づいて制御さ
れるように構成される。また、本発明に係るボンディン
グツールへの超音波電力供給装置は、先端にキャピラリ
が取り付けられた超音波ホーンと、前記超音波ホーンに
対して超音波振動を供給する超音波振動子と、前記超音
波振動子に対して超音波電力を供給するための超音波電
力供給回路と、前記超音波振動子によって励振される超
音波ホーンの共振周波数を抽出する機械電気変換素子よ
り成り、前記超音波電力供給回路における超音波発振周
波数が、前記機械電気変換素子によって得られる超音波
ホーンの共振周波数に基づいて制御されるようにしたも
のであって、前記超音波電力供給回路より超音波振動子
に対して超音波電力を供給する経路中に定電流回路が挿
入されるように構成される。更に、本発明に係るボンデ
ィングツールへの超音波電力供給装置は、先端にキャピ
ラリが取り付けられた超音波ホーンと、前記超音波ホー
ンに対して超音波振動を供給する超音波振動子と、前記
超音波振動子に対して超音波電力を供給するための超音
波電力供給回路と、前記超音波振動子によって励振され
る超音波ホーンの共振周波数を抽出する機械電気変換素
子より成り、前記超音波電力供給回路における超音波発
振周波数が、前記機械電気変換素子によって得られる超
音波ホーンの共振周波数に基づいて制御されるようにし
たものであって、前記超音波電力供給回路より超音波振
動子に対して超音波電力を供給する経路中に定電流回路
が挿入されると共に、前記定電流回路の両端電圧が所定
の電圧以上に達したときに、前記超音波電力供給回路に
加える駆動電力を抑制する電力制御回路とを具備して構
成されている。そして、好ましくは前記定電流回路は、
超音波電力供給回路における発振用出力トランスの一対
の出力側二次巻線間に接続された全波整流回路を介して
挿入された直流定電流回路により構成される。

【００２５】前記した超音波電力供給装置においては、
超音波振動子によって励振される超音波ホーンの共振周
波数を機械電気変換素子により抽出し、超音波電力供給
回路における超音波発振周波数が、前記機械電気変換素
子によって得られる超音波ホーンの共振周波数に基づい
て制御されるように成される。この結果、超音波振動子
に供給される超音波電力の周波数が、超音波ホーンの共
振周波数の変動に瞬時に追従することができるようにな
る。

【００２６】

【発明の実施の形態】この発明は、図１に示す機械電気
変換素子７によって得られる超音波ホーン２の共振周波
数を図２および図３に示す超音波電力供給装置Ａにフィ
ードバックし、発振用トランジスタ２８，２９を、その
フィードバック信号でスイッチングさせることで、超音
波ホーン２の共振周波数に一致させた超音波電力を超音
波振動子３に対して供給するようにしたものである。

【００２７】その結果、超音波ホーンに対する負荷が変
化して、その共振周波数が変動したとしても、超音波振
動子に供給される超音波電力の周波数は、変動した超音
波ホーンの共振周波数に瞬時に一致させることができ
る。

【００２８】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
つつ説明する。

【００２９】まず図１は本発明に係るボンディングアー
ムの例を示したものである。なお図４（ａ）及び（ｂ）
に示すボンディングアームと同一機能の部分は、同じ参
照符号を用いており、従ってその詳細な説明は省略し、
以下に図４との相異点について説明する。

【００３０】ボンディングアーム１における超音波振動
子３は、複数の円盤状の圧電素子３ａ乃至３ｄにより構
成されており、各圧電素子３ａ乃至３ｄを挟むように、
その両側面に電極膜３ｅ乃至３ｉが形成されている。そ
して隣接する１つおきの各電極膜間に交互にリード線３
ｊ，３ｋが接続されており、一対のリード線３ｊ，３ｋ
間が超音波電力の入力端子３ｍ，３ｎを構成している。

【００３１】この様な構成により、端子３ｍ，３ｎに超
音波電力を加えると、それぞれの圧電素子３ａ乃至３ｄ
を挟む各電極膜３ｅ乃至３ｉに対してそれぞれ並列に超
音波電力が印加され、各圧電素子３ａ乃至３ｄにより励
振された超音波振動は、ボンディングアーム１における
超音波ホーン２を介して、その共振周波数がキャピラリ
４に伝達される。

【００３２】一方、圧電素子３ａ乃至３ｄから成る前記
超音波振動子３に隣接させて超音波ホーン２の振動を電
気信号に変換する機械電気変換素子７がさらに具備され
ている。この機械電気変換素子７は前記超音波振動子３
を構成する圧電素子と同形状の円盤状の圧電素子７ａお
よび７ｂより構成されている。

【００３３】そして圧電素子７ａと７ｂとの間には電極
膜７ｃが配置され、また圧電素子７ｂの端部側には電極
膜７ｄが配置されており、前記電極膜３ｉと、電極膜７
ｄとはリード線３ｋによって接続されて機械電気変換素
子７の一方の出力端７ｅに成されている。また、前記電
極膜７ｃは機械電気変換素子７の他方の出力端７ｆに成
されている。

【００３４】従って、機械電気変換素子７を構成する圧
電素子７ａおよび７ｂは、超音波ホーン２の振動を受け
て電極膜３ｉ，７ｄと電極膜７ｃとの間に電気信号が誘
起される。この機械電気変換素子７により誘起された電
気信号は、端子７ｅ，７ｆに出力されることになる。

【００３５】図２は本発明に係る超音波電力供給装置の
第１の実施例の回路構成をブロック図によって示したも
のである。なお図２において、前記図１と同一部分は同
一符号で示しており、従ってその詳細な説明は省略す
る。

【００３６】図２において、駆動用の直流電源２１の負
極端子は、基準電位点（アース）に接続され、一方、正
極端子は出力回路フローティング用インダクター２２の
一端に接続されている。そしてインダクター２２の他端
は発振起動用抵抗器２３，２４を介して発振入力トラン
ス２５の二次側巻線２５ｂのそれぞれ両端に接続されて
いる。またインダクター２２の他端はさらに発振用出力
トランス２６の一対の一次側巻線２６ａ，２６ｂの共通
接続端に接続されている。

【００３７】前記発振入力トランス２５の一次側巻線２
５ａには、ボンディングアーム１における機械電気変換
素子７の出力端子７ｅ，７ｆが接続されており、また前
記出力端子７ｅ，７ｆには並列にＱダンプ用抵抗器２７
が接続されている。

【００３８】前記発振入力トランス２５の二次側巻線２
５ｂの両端にはそれぞれ発振用トランジスタ２８，２９
のベースが接続されており、それぞれのエミッタは基準
電位点（アース）に接続されている。そして前記発振用
トランジスタ２８，２９のコレクタは発振用出力トラン
ス２６における一対の一次側巻線２６ａ，２６ｂの他端
側にそれぞれ接続されており、さらに各コレクタ間には
共振用コンデンサ３０が接続されている。

【００３９】また、前記発振用出力トランス２６には、
一対の二次側出力巻線２６ｃ，２６ｄが具備されてお
り、それぞれの一端はボンディングアーム１における超
音波振動子３の入力端３ｍ，３ｎにそれぞれ接続されて
いる。

【００４０】以上の符号２３乃至３０で示した各要素に
より、超音波電力供給回路Ａを構成している。

【００４１】一方、発振用出力トランス２６における一
対の二次側出力巻線２６ｃ，２６ｄの各他端は両波整流
機能を有するダイオードブリッジ回路３１の入力側対角
接続点に接続されている。またダイオードブリッジ回路
３１の出力側対角接続点のうち、カソード側には電流制
御トランジスタ３２のコレクタが接続されており、トラ
ンジスタ３２のエミッタには電流・電圧変換用抵抗器３
３の一端が接続され、この抵抗器３３の他端は、前記直
流電源２１の負極端子に接続されると共に前記ダイオー
ドブリッジ回路３１の出力側対角接続点のアノード側に
接続されている。

【００４２】また前記駆動用の直流電源２１の正極端子
は、オペアンプ３４に対して駆動電流を供給すべくオペ
アンプ３４の正電源入力端に接続されており、オペアン
プ３４の負電源入力端は直流電源２１の負極端子に接続
されている。

【００４３】更に直流電源２１の正極端子および負極端
子間には、並列に電圧分割用ポテンションメータ３５が
接続されており、このポテンションメータ３５によって
分圧された電圧は、オペアンプ３４の非反転入力端子に
供給されるように構成されている。また、オペアンプ３
４の反転入力端子は、電流制御トランジスタ３２のエミ
ッタと抵抗器３３の接続点に接続されて、抵抗器３３に
おける対アース電圧が印加されるように構成されてい
る。ここで、直流定電流回路は、片側だけのみの作動、
すなわち、本発明に係る回路では、＋側だけのみの作動
で直流、すなわち低周波から高周波（少なくとも約１２
０ＫＨｚ以上）まで全波整流された周波数が追尾できる
回路である。

【００４４】以上の符号３２乃至３５で示した各要素に
より、直流定電流回路Ｂを構成している。

【００４５】以上の構成において、以下にその作用を説
明する。

【００４６】まず直流電源２１の正極端子より抵抗器２
３，２４を介して正電圧が印加されると、トランジスタ
２８および２９の動作点のアンバランスにより、いずれ
かのトランジスタが先にオンし、発振用出力トランス２
６の一次側巻線２６ａに電流が流れて二次側出力巻線２
６ｃ，２６ｄに出力される。ダイオードブリッジ回路３
１、電流制御トランジスタ３２、電流電圧変換用の抵抗
器３３を通って超音波振動子３に給電され、超音波ホー
ン２が振動して機械電気変換素子７に電圧が発生して発
振用入力トランス２５の一次側巻線２５ａに入り、二次
側巻線２５ｂに出力されてトランジスタ２８又は２９を
より深くオンする。超音波ホーン２の振動により機械電
気変換素子７の出力電圧は反転する。そして、発振用入
力トランス２５の入出力共反転して交互にオン・オフを
繰り返して発振が開始する。

【００４７】その発振出力は発振用出力トランス２６に
おける一対の二次側出力巻線２６ｃ，２６ｄに出力され
る。

【００４８】一方、定電流回路Ｂを構成するオペアンプ
３４の非反転入力端には、ポテンションメータ３５によ
る分圧電圧が印加されており、オペアンプ３４の作用に
より、その反転入力端における印加電圧、すなわち抵抗
器３３の両端電圧も同一となるようにトランジスタ３２
に対する動作バイアスが設定される。従ってトランジス
タ３２と抵抗器３３とは、直流定電流回路として作用す
ることになる。

【００４９】ここで前記直流定電流回路は、発振用出力
トランス２６における一対の二次側出力巻線２６ｃ，２
６ｄ間にダイオードブリッジ回路３１を介して接続され
ることになり、トランジスタ３２と抵抗器３３とにより
設定される定電流に対応した超音波信号電流が端子３
ｍ，３ｎを介してボンディングアーム１の超音波振動子
３に対して与えられることになる。

【００５０】すなわち、ポテンションメータ３５により
定電流回路の電流量が制御され、結果として超音波振動
子３に対して与えられる超音波電力のパワーがコントロ
ールされることになる。

【００５１】この様な作用により所定のパワーによりボ
ンディングアーム１が励振され、超音波ホーン２の共振
周波数に基づく超音波振動がキャピラリ４に対して与え
られる。

【００５２】一方、前記機械電気変換素子７は前述のと
おり、超音波ホーン２の共振周波数を抽出し、この抽出
された信号は端子７ｅ，７ｆを介して発振入力トランス
２５の一次側巻線２５ａに供給される。一次側巻線２５
ａに供給された機械電気変換素子７からの信号は、二次
巻線２５ｂのそれぞれ両端に接続された発振用トランジ
スタ２８，２９のベースにそれぞれ印加され、結果とし
て発振用トランジスタ２８，２９は超音波ホーン２の共
振周波数の変動に追従して発振し、その発振出力をボン
ディングアーム１の超音波振動子３に対して与えるよう
に作用する。

【００５３】なおこの場合、前記Ｑダンプ用抵抗器２７
は、機械電気変換素子７により誘起された電気信号を消
費して熱変換する。これは超音波ホーン２の振動に対す
るダンピング作用を持つものであり、超音波ホーン２に
対する負荷が変動した場合に生ずる共振周波数付近での
干渉等による不安定な振動モードの発生を抑制させるた
めのものである。

【００５４】以上のように図１に示す実施例において
は、超音波振動子３に対して供給される超音波の周波数
は、超音波ホーン２の共振周波数に瞬時に追従して制御
され、また超音波振動子３に対して供給する超音波電力
のパワーも一定に制御することができる。

【００５５】次に図３は本発明に係る超音波電力供給装
置の第２の実施例の回路構成をブロック図によって示し
たものである。

【００５６】なお図３において、前記図２と同一部分は
同一符号で示しており、従ってその詳細な説明は省略
し、図２との相違点について説明する。

【００５７】図３おいて、直流電源２１の正極端子と出
力回路フローティング用インダクター２２との間には、
電源電圧制御用トランジスタ３６のコレクタ、エミッタ
間が接続されている。そしてこのトランジスタ３６のコ
レクタ、ベース間にはトランジスタ駆動用の抵抗器３７
が接続されている。

【００５８】一方、ダイオードブリッジ回路３１と電流
制御トランジスタ３２のコレクタとの接続点には定電圧
（ゼナー）ダイオード３８のカソードが接続されてお
り、この定電圧ダイオード３８のアノードは抵抗器３９
を介してカレントミラー回路を構成する一方のトランジ
スタ４０のコレクタに接続されている。

【００５９】前記トランジスタ４０のコレクタ、ベース
間はショートされ、またエミッタと基準電位点との間に
は抵抗器４１が接続されている。そしてトランジスタ４
０のベースに対してトランジスタ４２のベースが接続さ
れると共に、トランジスタ４２のエミッタと基準電位点
との間には抵抗器４３が接続されており、トランジスタ
４０，４２および抵抗器４１，４３によりカレントミラ
ーを構成している。

【００６０】そして被制御側のトランジスタ４２のコレ
クタは、前記電源電圧制御用トランジスタ３６のベース
に接続されている。

【００６１】以上の符号３６乃至４３で示した各要素に
より、電力制御回路Ｃを構成している。

【００６２】なお図２における構成においては、前記ポ
テンションメータ３５を調整して超音波振動子３に対す
る超音波信号の供給電力をある程度以上絞ろうとする場
合には、トランジスタ３２は、結果としてクリップ作用
を呈し、トランジスタ３２に流れる脈流電流の頭部をク
リップするようにされる。これにより、超音波振動子３
に印加される超音波電力は、サイン波の上下両端がクリ
ップされた形となり、奇数次高調波が重畳された形とな
る。この様な奇数次高調波の存在は超音波ホーン２に対
して不要な振幅を与えるだけでなく、他の制御回路等に
ビート妨害を与える恐れがある。

【００６３】そこで、図３に示した電力制御回路Ｃの構
成は、この様な問題の発生を除去するように作用するも
のである。すなわち、ポテンションメータ３５を調整し
て超音波振動子３に対する超音波信号の供給電力をある
程度以上絞ろうとした場合には、結果として電流制御ト
ランジスタ３２のコレクタ、エミッタ間のインピダンス
が上昇し、トランジスタ３２のコレクタにおける対アー
ス電圧は上昇する。すなわち、定電流回路の両端電圧が
所定の電圧以上に達する。

【００６４】その値が定電圧ダイオード３８のゼナー電
圧を越えると、抵抗３９を介してカレントミラーを構成
する制御側トランジスタ４０の電流を増加させることに
なる。カレントミラーを構成する被制御側トランジスタ
４２はこれに比例してコレクタ電流を吸い込み、従って
電源電圧制御用トランジスタ３６のベース電圧を低下さ
せる。

【００６５】それ故、トランジスタ３６のコレクタ、エ
ミッタ間のインピダンスは増大し、発振用出力トランス
２６の一次側巻線２６ａ，２６ｂを介して発振用トラン
ジスタ２８，２９に与えられる電圧が低下し、発振出力
レベルも低下する。従って超音波振動子３に印加される
超音波電力は、上下両端のクリップの度合いの少ないサ
イン波形又はその近似波形となり、前記した奇数次高調
波の重畳による悪影響の発生を防止させることができ
る。

【００６６】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
係るボンディングアームへの超音波電力供給装置による
と、超音波電力供給回路における超音波発振周波数は、
ボンディングアームに設けられた機械電気変換素子によ
って得られる超音波ホーンの共振周波数に基づいて制御
されるようにしたので、超音波ホーンの負荷変動により
その共振周波数が変化したとしても、超音波振動子に供
給する駆動周波数を共振周波数に瞬時に一致させること
ができる。よって、超音波ホーンの出力効率を常に高効
率に保持することが可能であり、良好なボンディング作
用を保証することができる。これは、従来のＰＬＬを用
いた制御手段に対して格段の追従速度を保証することが
でき、また回路構成も簡略化させることができる。ま
た、超音波電力供給回路より超音波振動子に対して超音
波電力を供給する経路中に定電流回路を挿入させたの
で、負荷が変動しても駆動電流を一定にさせることがで
き、また前記定電流回路の両端電圧が所定の電圧以上に
達したときに、前記超音波電力供給回路に加える駆動電
力を抑制する電力制御回路を更に具備させたので、超音
波振動子に与える超音波電力は、上下両端のクリップの
度合いの少ないサイン波形又はその近似波形となり、超
音波電力に奇数次高調波が重畳されることによる悪影響
を防止させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明において使用されるボンディン
グアームの構成を示した斜視図である。

【図２】図２は、図１に示すボンディングアームを用い
た本発明に係る超音波電力供給装置の第１の実施例の構
成を示したブロック図である。

【図３】図３は、図１に示すボンディングアームを用い
た本発明に係る超音波電力供給装置の第２の実施例の構
成を示したブロック図である。

【図４】図４は、従来のボンディングアームの構成を示
した図である。

【図５】図５は、図４に示すボンディングアームを用い
た従来の超音波電力供給装置の一例を示したブロック図
である。

【符号の説明】

１ ボンディングアーム ２ 超音波ホーン ３ 超音波振動子 ４ キャピラリ ７ 機械電気変換素子 ２１ 駆動用直流電源 ２５ 発振用入力トランス ２６ 発振用出力トランス ２７ Ｑダンプ用抵抗器 ２８ 発振用トランジスタ ２９ 発振用トランジスタ ３１ ダイオードブリッジ回路 ３２ 電流制御トランジスタ ３４ オペアンプ ３５ ポテンションメータ ３６ 電源電圧制御トランジスタ ３８ 定電圧ダイオード ４０ カレントミラートランジスタ ４２ カレントミラートランジスタ Ａ 超音波電力供給回路 Ｂ 直流定電流回路 Ｃ 電力制御回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端にキャピラリが取り付けられた超音
   波ホーンと、 前記超音波ホーンに対して超音波振動を供給する超音波
   振動子と、 前記超音波振動子に対して超音波電力を供給する超音波
   電力供給回路と、 前記超音波振動子によって励振される超音波ホーンの共
   振周波数を抽出する機械電気変換素子より成り、 前記超音波電力供給回路における超音波発振周波数は、
   前記機械電気変換素子によって得られる超音波ホーンの
   共振周波数に基づいて制御されるようにしたことを特徴
   とするボンディングツールへの超音波電力供給装置。
2. 【請求項２】 先端にキャピラリが取り付けられた超音
   波ホーンと、 前記超音波ホーンに対して超音波振動を供給する超音波
   振動子と、 前記超音波振動子に対して超音波電力を供給するための
   超音波電力供給回路と、 前記超音波振動子によって励振される超音波ホーンの共
   振周波数を抽出する機械電気変換素子より成り、 前記超音波電力供給回路における超音波発振周波数が、
   前記機械電気変換素子によって得られる超音波ホーンの
   共振周波数に基づいて制御されるようにしたものであっ
   て、 前記超音波電力供給回路より超音波振動子に対して超音
   波電力を供給する経路中に定電流回路が挿入されている
   ことを特徴とするボンディングツールへの超音波電力供
   給装置。
3. 【請求項３】 先端にキャピラリが取り付けられた超音
   波ホーンと、 前記超音波ホーンに対して超音波振動を供給する超音波
   振動子と、 前記超音波振動子に対して超音波電力を供給するための
   超音波電力供給回路と、 前記超音波振動子によって励振される超音波ホーンの共
   振周波数を抽出する機械電気変換素子より成り、 前記超音波電力供給回路における超音波発振周波数が、
   前記機械電気変換素子によって得られる超音波ホーンの
   共振周波数に基づいて制御されるようにしたものであっ
   て、 前記超音波電力供給回路より超音波振動子に対して超音
   波電力を供給する経路中に定電流回路が挿入されると共
   に、前記定電流回路の両端電圧が所定の電圧以上に達し
   たときに、前記超音波電力供給回路に加える駆動電力を
   抑制する電力制御回路とを具備していることを特徴とす
   るボンディングツールへの超音波電力供給装置。
4. 【請求項４】 前記定電流回路は、超音波電力供給回路
   における発振用出力トランスの一対の出力側二次巻線間
   に接続された全波整流回路を介して挿入された直流定電
   流回路であることを特徴とする請求項２又は請求項３記
   載のボンディングツールへの超音波電力供給装置。