JPH1187437A - 複合曲げ振動系を用いた超音波ワイヤボンダ - Google Patents
複合曲げ振動系を用いた超音波ワイヤボンダInfo
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- JPH1187437A JPH1187437A JP9265100A JP26510097A JPH1187437A JP H1187437 A JPH1187437 A JP H1187437A JP 9265100 A JP9265100 A JP 9265100A JP 26510097 A JP26510097 A JP 26510097A JP H1187437 A JPH1187437 A JP H1187437A
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- H10W72/07533—Ultrasonic bonding, e.g. thermosonic bonding
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 超音波ワイヤボンダにおいて、ワイヤ長さ方
向と、駆動用縦振動子の振動方向を合致することを必要
とせず、キャピラリの着脱可能な無方向性ワイヤボンダ
を提供すること。 【解決手段】 直交する２個の駆動用縦振動子１、２
で、複合曲げ振動子５を励振し、同複合曲げ振動子５の
先端にキャピラリ６を着脱する構造であって、電気的に
キャピラリ６の振動方向を調整することによる無方向性
超音波ワイヤボンダ。
向と、駆動用縦振動子の振動方向を合致することを必要
とせず、キャピラリの着脱可能な無方向性ワイヤボンダ
を提供すること。 【解決手段】 直交する２個の駆動用縦振動子１、２
で、複合曲げ振動子５を励振し、同複合曲げ振動子５の
先端にキャピラリ６を着脱する構造であって、電気的に
キャピラリ６の振動方向を調整することによる無方向性
超音波ワイヤボンダ。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、集積回路（ＩＣ）
や弾性表面波素子（ＳＡＷデバイス）等の接続線の接合
に応用される無方向性超音波ワイヤボンダに関する。
や弾性表面波素子（ＳＡＷデバイス）等の接続線の接合
に応用される無方向性超音波ワイヤボンダに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体用ワイヤボンダとしては共
振周波数60KHZ の超音波ワイヤボンダが公知である。
振周波数60KHZ の超音波ワイヤボンダが公知である。
【０００３】その内容は、共振周波数60KHZ の縦振動の
円錐状ホーン先端に設置した溶接チップが、同円錐状ホ
ーンの縦振動で駆動されて一方向の曲げ振動を誘起し、
同溶接チップ先端のワイヤと接合面に沿った方向に超音
波ワイヤボンディングを実施するものである。
円錐状ホーン先端に設置した溶接チップが、同円錐状ホ
ーンの縦振動で駆動されて一方向の曲げ振動を誘起し、
同溶接チップ先端のワイヤと接合面に沿った方向に超音
波ワイヤボンディングを実施するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】然しながら、従来の技
術によっては、溶接チップの振動方向が１次元のため、
ワイヤの長さ方向に沿ったワイヤボンディングが不可欠
で、溶接チップ及び円錐ホーンの振動方向とワイヤ長さ
方向が同一方向となるように位置合せする必要があっ
た。このため、ワイヤボンディング時間に機械的な位置
合せ時間が加算されて長時間となり、作業効率が低下す
るので、溶接チップの振動方向に影響を受けない無方向
性ワイヤボンダが切望されていた。
術によっては、溶接チップの振動方向が１次元のため、
ワイヤの長さ方向に沿ったワイヤボンディングが不可欠
で、溶接チップ及び円錐ホーンの振動方向とワイヤ長さ
方向が同一方向となるように位置合せする必要があっ
た。このため、ワイヤボンディング時間に機械的な位置
合せ時間が加算されて長時間となり、作業効率が低下す
るので、溶接チップの振動方向に影響を受けない無方向
性ワイヤボンダが切望されていた。
【０００５】本発明の課題は、高作業効率でワイヤボン
ディング用のキャピラリを脱着、交換可能な無方向性超
音波ワイヤボンダを提供することにある。
ディング用のキャピラリを脱着、交換可能な無方向性超
音波ワイヤボンダを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、直交する２方
向に振動する複合曲げ振動子によって、同振動子の振動
モードを２次元的に制御し、同振動子先端にワイヤボン
ディング用のキャピラリを着脱することが可能なことを
見出してなされたものである。
向に振動する複合曲げ振動子によって、同振動子の振動
モードを２次元的に制御し、同振動子先端にワイヤボン
ディング用のキャピラリを着脱することが可能なことを
見出してなされたものである。
【０００７】請求項１に記載の本発明は、２個の縦振動
子及びそれらの両振動子に直交して結合した複合曲げ振
動子よりなる複合曲げ振動系を用い、同複合曲げ振動子
の中心部にワイヤ挿通用の穴を貫通させ、該穴の先端に
ワイヤボンディング用のキャピラリを着脱可能な構造と
したものである。
子及びそれらの両振動子に直交して結合した複合曲げ振
動子よりなる複合曲げ振動系を用い、同複合曲げ振動子
の中心部にワイヤ挿通用の穴を貫通させ、該穴の先端に
ワイヤボンディング用のキャピラリを着脱可能な構造と
したものである。
【０００８】請求項２に記載の本発明は、請求項１に記
載の本発明において更に、前記複合曲げ振動子の先端か
ら前記キャピラリの先端までの長さを調整自在に、該キ
ャピラリを該複合曲げ振動子の穴に着脱可能としてなる
ものである。
載の本発明において更に、前記複合曲げ振動子の先端か
ら前記キャピラリの先端までの長さを調整自在に、該キ
ャピラリを該複合曲げ振動子の穴に着脱可能としてなる
ものである。
【０００９】
【作用】２個の縦振動子に、それぞれ両振動子に対応し
た超音波発信器（図示せず）からの電気信号を電歪素子
等に印加すると、両振動子は電気信号を音響振動に変換
して共振し、両振動子に直交して結合した複合曲げ振動
子を励振する。複合曲げ振動子の先端に装着されたキャ
ピラリは、複合曲げ振動に起因する合成振動となり、そ
の先端の振動軌跡は、リサージ図形を画き、縦振動子の
それぞれの振動振幅と位相を電気的に制御することによ
り、２次元的に調整可能となる。複合曲げ振動子とキャ
ピラリは軸中心に貫通孔があり、同貫通孔にワイヤを挿
通して、電気的に調整した振動モードで、複合曲げ振動
子を励振すると、キャピラリ先端のワイヤが振動する。
ワイヤは被溶接物と加圧状態の下でこすり合わされ、無
方向性ボンディングが達成される。
た超音波発信器（図示せず）からの電気信号を電歪素子
等に印加すると、両振動子は電気信号を音響振動に変換
して共振し、両振動子に直交して結合した複合曲げ振動
子を励振する。複合曲げ振動子の先端に装着されたキャ
ピラリは、複合曲げ振動に起因する合成振動となり、そ
の先端の振動軌跡は、リサージ図形を画き、縦振動子の
それぞれの振動振幅と位相を電気的に制御することによ
り、２次元的に調整可能となる。複合曲げ振動子とキャ
ピラリは軸中心に貫通孔があり、同貫通孔にワイヤを挿
通して、電気的に調整した振動モードで、複合曲げ振動
子を励振すると、キャピラリ先端のワイヤが振動する。
ワイヤは被溶接物と加圧状態の下でこすり合わされ、無
方向性ボンディングが達成される。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。本発明の原理を図２及び図３に示
す。図２は、２個の縦振動子の共振周波数を同一とし、
それぞれの振動振幅（ａ1及びａ2 ）と両振動子の位相
差（φ）を制御したときの、複合曲げ振動子の先端の振
動軌跡の数例である。
に基づいて説明する。本発明の原理を図２及び図３に示
す。図２は、２個の縦振動子の共振周波数を同一とし、
それぞれの振動振幅（ａ1及びａ2 ）と両振動子の位相
差（φ）を制御したときの、複合曲げ振動子の先端の振
動軌跡の数例である。
【００１１】同図でＡ1 〜Ａ5 はφ＝π/2のときを表わ
し、それぞれ、Ａ1 はａ1 ＝ａ、ａ2 ＝0 、Ａ2 はａ1
＝ａ、ａ2 ＜ａ、Ａ3 はａ1 ＝ａ2 ＝ａ、Ａ4 はａ1 ＜
ａ＝ａ2 、Ａ5 はａ1 ＝0 、ａ2 ＝ａの場合のリサ−ジ
図形である。同様にＡ6 はφ＝0 、ａ1 ＜ａ2 、Ａ7 は
φ＝π、ａ1 ＜ａ2 、Ａ8 はφ＝π/4、ａ1 ＜ａ2 、Ａ
9 はφ＝ 5π/4、ａ1 ＜ａ2 、Ａ10はφ＝π/4、ａ1 ＞
ａ2 、Ａ11はφ＝ 5π/4、ａ1 ＞ａ2 、Ａ12はφ＝0 、
ａ1 ＞ａ2 、Ａ13はφ＝π、ａ1 ＞ａ2 の場合のリサー
ジ図形である。
し、それぞれ、Ａ1 はａ1 ＝ａ、ａ2 ＝0 、Ａ2 はａ1
＝ａ、ａ2 ＜ａ、Ａ3 はａ1 ＝ａ2 ＝ａ、Ａ4 はａ1 ＜
ａ＝ａ2 、Ａ5 はａ1 ＝0 、ａ2 ＝ａの場合のリサ−ジ
図形である。同様にＡ6 はφ＝0 、ａ1 ＜ａ2 、Ａ7 は
φ＝π、ａ1 ＜ａ2 、Ａ8 はφ＝π/4、ａ1 ＜ａ2 、Ａ
9 はφ＝ 5π/4、ａ1 ＜ａ2 、Ａ10はφ＝π/4、ａ1 ＞
ａ2 、Ａ11はφ＝ 5π/4、ａ1 ＞ａ2 、Ａ12はφ＝0 、
ａ1 ＞ａ2 、Ａ13はφ＝π、ａ1 ＞ａ2 の場合のリサー
ジ図形である。
【００１２】図２より、複合曲げ振動系を用いると、同
振動系駆動用の 2個の縦振動子の振動振幅と位相差を電
気的に制御することにより、縦振動子の振動方向とワイ
ヤ長さ方向を機械的に一致させること無しに、無方向性
ワイヤボンディングが可能となる。
振動系駆動用の 2個の縦振動子の振動振幅と位相差を電
気的に制御することにより、縦振動子の振動方向とワイ
ヤ長さ方向を機械的に一致させること無しに、無方向性
ワイヤボンディングが可能となる。
【００１３】図３は、複合曲げ振動子５の先端にキャピ
ラリ６を固定ねじ８でねじ止めにより着脱可能にした例
を示す。同図の曲線は、複合曲げ振動子５の先端からキ
ャピラリ６の先端までの長さを、最適長さに選んだ場合
の、キャピラリ各点の距離（Ｌ）に対応した相対振動速
度を表わす。
ラリ６を固定ねじ８でねじ止めにより着脱可能にした例
を示す。同図の曲線は、複合曲げ振動子５の先端からキ
ャピラリ６の先端までの長さを、最適長さに選んだ場合
の、キャピラリ各点の距離（Ｌ）に対応した相対振動速
度を表わす。
【００１４】セラミックキャピラリ（外径1.6mm 、穴径
0.7mm ）の場合は、縦振動子駆動周波数162.1KHZ及び51
4.4KHZに対して、最適突出長さは6.5mm であった。キャ
ピラリ６は固定用ねじ（Ｍ1.6 、Ｐ0.5 ）で締結する。
0.7mm ）の場合は、縦振動子駆動周波数162.1KHZ及び51
4.4KHZに対して、最適突出長さは6.5mm であった。キャ
ピラリ６は固定用ねじ（Ｍ1.6 、Ｐ0.5 ）で締結する。
【００１５】図３で、Ｂ1 及びＢ2 は、縦振動子駆動周
波数162.1KHZのときの振幅特性で、キャピラリの複合曲
げ振動子への締結トルクは、それぞれ0.4kgfcm及び0.2k
gfcmである。同様に、Ｂ3 及びＢ4 は縦振動子駆動周波
数514.4KHZのときの振幅特性で、キャピラリの複合曲げ
振動子への締結トルクはそれぞれ、0.4kgfcm及び0.3kgf
cmである。
波数162.1KHZのときの振幅特性で、キャピラリの複合曲
げ振動子への締結トルクは、それぞれ0.4kgfcm及び0.2k
gfcmである。同様に、Ｂ3 及びＢ4 は縦振動子駆動周波
数514.4KHZのときの振幅特性で、キャピラリの複合曲げ
振動子への締結トルクはそれぞれ、0.4kgfcm及び0.3kgf
cmである。
【００１６】図３より、キャピラリの突出長さと締付ト
ルクを調整すると、複合曲げ振動子先端（Ｌ＝0 の点）
に比較して、キャピラリ先端の振動振幅は拡大され、キ
ャピラリの摩耗の場合にも簡単に交換可能となる。
ルクを調整すると、複合曲げ振動子先端（Ｌ＝0 の点）
に比較して、キャピラリ先端の振動振幅は拡大され、キ
ャピラリの摩耗の場合にも簡単に交換可能となる。
【００１７】本発明の一実施の形態を図１に示す。同図
で１及び２は、複合曲げ振動子５の駆動用の縦振動子
で、両振動子１、２は複合曲げ振動子５の直方体部５Ａ
を含めて、一波長共振長さとなっている。３及び４は、
縦振動子２の電歪素子と電極である（縦振動子１も同様
の電歪素子と電極を具備するものであるが省略）。
で１及び２は、複合曲げ振動子５の駆動用の縦振動子
で、両振動子１、２は複合曲げ振動子５の直方体部５Ａ
を含めて、一波長共振長さとなっている。３及び４は、
縦振動子２の電歪素子と電極である（縦振動子１も同様
の電歪素子と電極を具備するものであるが省略）。
【００１８】６は複合曲げ振動子５に固定ねじ８で締結
されたキャピラリ、７は複合曲げ振動子５とキャピラリ
６の軸中心貫通孔、９及び１０は縦振動子１及び２の縦
振動モード、１１及び１２はそれぞれ縦振動子１及び２
によって複合曲げ振動子５に誘起された相互に直交する
曲げ振動モードである。
されたキャピラリ、７は複合曲げ振動子５とキャピラリ
６の軸中心貫通孔、９及び１０は縦振動子１及び２の縦
振動モード、１１及び１２はそれぞれ縦振動子１及び２
によって複合曲げ振動子５に誘起された相互に直交する
曲げ振動モードである。
【００１９】図１で、駆動用振動子の金属部分及び複合
曲げ振動子を、外径 7mmのアルミニウム合金（JIS A 50
56 B）で構成し、複合曲げ振動子の貫通孔は穴径1.6 〜
2.0mm とし、キャピラリはアルミナで外径1.6mm 、穴径
0.7mm 、長さ11.1mmを使用し、キャピラリ突出長さを6.
5mm として同キャピラリを固定用ねじ（Ｍ1.6 、Ｐ0.5
）で0.4kgfcmのトルクで複合曲げ振動子に締付ける。
キャピラリ先端振動速度は、複合曲げ振動子の先端振動
速度に比較して、それぞれ駆動周波数162KHZのとき 2倍
以上、514KHZのとき 3倍以上の高効率の相対速度が得ら
れた（図３）。
曲げ振動子を、外径 7mmのアルミニウム合金（JIS A 50
56 B）で構成し、複合曲げ振動子の貫通孔は穴径1.6 〜
2.0mm とし、キャピラリはアルミナで外径1.6mm 、穴径
0.7mm 、長さ11.1mmを使用し、キャピラリ突出長さを6.
5mm として同キャピラリを固定用ねじ（Ｍ1.6 、Ｐ0.5
）で0.4kgfcmのトルクで複合曲げ振動子に締付ける。
キャピラリ先端振動速度は、複合曲げ振動子の先端振動
速度に比較して、それぞれ駆動周波数162KHZのとき 2倍
以上、514KHZのとき 3倍以上の高効率の相対速度が得ら
れた（図３）。
【００２０】また、 2個の縦振動子の振動振幅と位相差
を制御することにより、キャピラリ先端の振動モードは
電気的に調整可能な軌跡となり（図２）、無方向性ワイ
ヤボンダが得られた。
を制御することにより、キャピラリ先端の振動モードは
電気的に調整可能な軌跡となり（図２）、無方向性ワイ
ヤボンダが得られた。
【００２１】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
キャピラリを振動させるために複合曲げ振動系を用いた
ことにより、この振動系駆動用の縦振動子の振動方向と
ワイヤ長さ方向とを合致させることを必要とせず、高作
業効率で、ワイヤボンディング用キャピラリを着脱、交
換できる無方向性超音波ワイヤボンダを提供することが
できる。
キャピラリを振動させるために複合曲げ振動系を用いた
ことにより、この振動系駆動用の縦振動子の振動方向と
ワイヤ長さ方向とを合致させることを必要とせず、高作
業効率で、ワイヤボンディング用キャピラリを着脱、交
換できる無方向性超音波ワイヤボンダを提供することが
できる。
【図１】図１は、本発明の複合曲げ振動系を用いた超音
波ワイヤボンダと各部の振動モードを示す模式図であ
る。
波ワイヤボンダと各部の振動モードを示す模式図であ
る。
【図２】図２は、本発明の原理を示す複合曲げ振動子先
端の振動軌跡例である。
端の振動軌跡例である。
【図３】図３は、複合曲げ振動子へのキャピラリ取付構
造と、同キャピラリ突出部の相対振動速度特性である。
造と、同キャピラリ突出部の相対振動速度特性である。
１、２ 駆動用縦振動子 ３ 電歪素子 ４ 電極 ５ 複合曲げ振動子 ６ キャピラリ ７ ワイヤの貫通孔 ８ キャピラリ固定ねじ ９、１０ 縦振動子１及び２の振動モード １１、１２ 複合曲げ振動子の複合曲げ振動モード
Claims (2)
- 【請求項１】 ２個の縦振動子及びそれらの両振動子に
直交して結合した複合曲げ振動子よりなる複合曲げ振動
系を用い、同複合曲げ振動子の中心部にワイヤ挿通用の
穴を貫通させ、該穴の先端にワイヤボンディング用のキ
ャピラリを着脱可能な構造としたことを特徴とする複合
曲げ振動系を用いた超音波ワイヤボンダ。 - 【請求項２】 前記複合曲げ振動子の先端から前記キャ
ピラリの先端までの長さを調整自在に、該キャピラリを
該複合曲げ振動子の穴に着脱可能としてなる請求項１記
載の複合曲げ振動系を用いた超音波ワイヤボンダ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26510097A JP3777245B2 (ja) | 1997-09-12 | 1997-09-12 | 複合曲げ振動系を用いた超音波ワイヤボンダ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26510097A JP3777245B2 (ja) | 1997-09-12 | 1997-09-12 | 複合曲げ振動系を用いた超音波ワイヤボンダ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1187437A true JPH1187437A (ja) | 1999-03-30 |
| JP3777245B2 JP3777245B2 (ja) | 2006-05-24 |
Family
ID=17412614
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26510097A Expired - Lifetime JP3777245B2 (ja) | 1997-09-12 | 1997-09-12 | 複合曲げ振動系を用いた超音波ワイヤボンダ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3777245B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002261122A (ja) * | 2001-02-28 | 2002-09-13 | Shibuya Kogyo Co Ltd | ボンディング装置 |
| JP2005142537A (ja) * | 2003-10-15 | 2005-06-02 | Bondotekku:Kk | 縦振接合方法及び装置 |
| US7474036B2 (en) | 2003-09-29 | 2009-01-06 | Jiromaru Tsujino | High-capacity ultrasonic composite oscillating device |
| WO2015110347A1 (de) * | 2014-01-24 | 2015-07-30 | Herrmann Ultraschalltechnik Gmbh & Co. Kg | Konvertereinheit |
| CN107042198A (zh) * | 2017-01-18 | 2017-08-15 | 皮钧 | 一种基于导波线的二维超声振动加工装置 |
-
1997
- 1997-09-12 JP JP26510097A patent/JP3777245B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002261122A (ja) * | 2001-02-28 | 2002-09-13 | Shibuya Kogyo Co Ltd | ボンディング装置 |
| US7474036B2 (en) | 2003-09-29 | 2009-01-06 | Jiromaru Tsujino | High-capacity ultrasonic composite oscillating device |
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| JP2017504301A (ja) * | 2014-01-24 | 2017-02-02 | ヘルマン ウルトラシャルテクニーク ゲーエムベーハー ウント コー．カーゲーＨｅｒｒｍａｎｎ Ｕｌｔｒａｓｃｈａｌｌｔｅｃｈｎｉｋ Ｇｍｂｈ ＆ Ｃｏ．Ｋｇ | コンバーターユニット |
| US10220413B2 (en) | 2014-01-24 | 2019-03-05 | Herrmann Ultraschalltechnik Gmbh & Co. Kg | Converter unit |
| CN107042198A (zh) * | 2017-01-18 | 2017-08-15 | 皮钧 | 一种基于导波线的二维超声振动加工装置 |
| CN107042198B (zh) * | 2017-01-18 | 2019-05-31 | 皮钧 | 一种基于导波线的二维超声振动加工装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3777245B2 (ja) | 2006-05-24 |
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