JPS61206581A - 超音波接合装置 - Google Patents
超音波接合装置Info
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- JPS61206581A JPS61206581A JP60044574A JP4457485A JPS61206581A JP S61206581 A JPS61206581 A JP S61206581A JP 60044574 A JP60044574 A JP 60044574A JP 4457485 A JP4457485 A JP 4457485A JP S61206581 A JPS61206581 A JP S61206581A
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- Japan
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- ultrasonic
- bonding
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- arm
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- Wire Bonding (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明は、材料の溶接、ろう付あるいは半導体装置の
ワイヤボンディングやダイボンディングに好適な超音波
接合装置に関する。
ワイヤボンディングやダイボンディングに好適な超音波
接合装置に関する。
以下半導体装置のワイヤボンディングについて適用例を
あげて説明する。半導体集積回路などの半導体装置は、
リードフレームに半導体ペレットを取り付けたのち、こ
の半導体ペレットに形成された電極パッドとリードフレ
ームに設けられたリードとを軟質金属細線セ接続して組
立てられる。
あげて説明する。半導体集積回路などの半導体装置は、
リードフレームに半導体ペレットを取り付けたのち、こ
の半導体ペレットに形成された電極パッドとリードフレ
ームに設けられたリードとを軟質金属細線セ接続して組
立てられる。
通常この電極パッドとリードとの接続は、ワイヤボンデ
ィング装置を用いボンディングツールの先端部で金属細
線を支持して、これを半導体ペレットの電極パッドやリ
ードフレームのリードに圧接することによりおこなわれ
るが、さらにこのワイヤボンディングを高速かつ安定に
おこなうために、圧接時ボンディングツールに超音波振
動を付加するようにしたものがある。このような装置は
、すでに超音波ワイヤボンディング装置として知られて
いる。
ィング装置を用いボンディングツールの先端部で金属細
線を支持して、これを半導体ペレットの電極パッドやリ
ードフレームのリードに圧接することによりおこなわれ
るが、さらにこのワイヤボンディングを高速かつ安定に
おこなうために、圧接時ボンディングツールに超音波振
動を付加するようにしたものがある。このような装置は
、すでに超音波ワイヤボンディング装置として知られて
いる。
しかし従来の超音波ワイヤボンディング装置は、超音波
振動子を駆動する超音波発振機の増幅回路が定電圧型増
幅回路で構成されているため、第４図（Ａ）図に超音波
振動子の電流波形、（Ｂ）図に電圧波形、（Ｃ）図にボ
ンディングツールの超音波振動をそれぞれ包絡線で示す
ように電流出力の立上りが遅く、この電流出力に比例し
てボンディングツールの振動の立上りも遅くなっていた
。またボンディングツールに加わる負荷変動にともなっ
て、ボンディングツールの振動が変動し、ワイヤボンデ
ィング装置の高速安定化の障害になっていた。
振動子を駆動する超音波発振機の増幅回路が定電圧型増
幅回路で構成されているため、第４図（Ａ）図に超音波
振動子の電流波形、（Ｂ）図に電圧波形、（Ｃ）図にボ
ンディングツールの超音波振動をそれぞれ包絡線で示す
ように電流出力の立上りが遅く、この電流出力に比例し
てボンディングツールの振動の立上りも遅くなっていた
。またボンディングツールに加わる負荷変動にともなっ
て、ボンディングツールの振動が変動し、ワイヤボンデ
ィング装置の高速安定化の障害になっていた。
この発明は、被加工物への接合を高速安定におこなう超
音波接合装置を構成することを目的とする。
音波接合装置を構成することを目的とする。
超音波振動子の振動を定電流駆動により発生させた超音
波出力を接合ツールに印加した超音波接合装置を得るも
のである。
波出力を接合ツールに印加した超音波接合装置を得るも
のである。
以下１図面を参照してこの発明を実施例に基づいて説明
する。
する。
第２図に半導体装置にワイヤボンディングを施す超音波
ワイヤボンディング装置を示す。この超音波ワイヤボン
ディング装置は、中央部がフレーム（１０）に回転自在
に支持されて、後端部に設けられたリニアモータなどの
駆動装置（１１）により垂直平面上を揺動回転する揺動
アーム（１２）と、この揺動アーム（１２）の先端部が
わに板ばね（１３）を介して変位可能に取り付けられた
ボンディングアーム（１４）とを有する。このボンディ
ングアーム（１４）の先端部には、上記揺動アーム（１
２）の先端部上に配置されたガイド板（１５）、上部ク
ランプ（１６）および下部クランプ（１７）を介して、
フレーム（１０）上に設置されたスプール（１８）から
供給される金などの細線（す）が挿通され、この細線（
Ｗ）を半導体ペレット（Ｐ）の電極バットおよびこの半
導体ペレット（Ｐ）を支持するリードフレーム（Ｌ）の
リードに圧接するキャピラリイからなるボンディングツ
ール（１９）が設けられている。このボンディングツー
ル（１９）が上記電極バットおよびリードに細線（Ｗ）
を圧接するときのボンディング荷重は、上記揺動アーム
（１２）およびボンディングアーム（１４）にそれぞれ
取り付けられた支持体（２０） 、 （２１）間にかけ
わたされたコイルばね（２３）のばね定数を変えること
により調整することができるようになっている。また、
このときのボンディングツールの変位量は、ソフトによ
り変更できる。しかしてこのワイヤボンディング装置は
、超音波ホーンとしても作用する上記ボンディングアー
ム（１４）の後端部に、超音波出力回路（２５）に接続
された超音波振動子（２６）が取り付けられている。上
記超音波出力回路（２５）は、第１図に示すように、定
電流型増幅回路（２７）、発振回路（２８）、この発振
回路（２８）の発振期間を制御するタイマ回路（２９）
、このタイマ回路（２９）の出力開始および終了を制御
するトリガ回路（３０）、トランス（３１）などで構成
され、上記定電流駆動する如く回路構成された増幅回路
（２７）の出力に接続されたトランス（３１）の二次側
から超音波振動子（２５）に、タイマ回路（２９）によ
り規制された期間定電流駆動の超音波出力を印加するよ
うになっているゆこの超音波振動子（２５）に印加され
る超音波信号の電流波形はたとえば第３図（Ａ）図に示
す包絡線であり。
ワイヤボンディング装置を示す。この超音波ワイヤボン
ディング装置は、中央部がフレーム（１０）に回転自在
に支持されて、後端部に設けられたリニアモータなどの
駆動装置（１１）により垂直平面上を揺動回転する揺動
アーム（１２）と、この揺動アーム（１２）の先端部が
わに板ばね（１３）を介して変位可能に取り付けられた
ボンディングアーム（１４）とを有する。このボンディ
ングアーム（１４）の先端部には、上記揺動アーム（１
２）の先端部上に配置されたガイド板（１５）、上部ク
ランプ（１６）および下部クランプ（１７）を介して、
フレーム（１０）上に設置されたスプール（１８）から
供給される金などの細線（す）が挿通され、この細線（
Ｗ）を半導体ペレット（Ｐ）の電極バットおよびこの半
導体ペレット（Ｐ）を支持するリードフレーム（Ｌ）の
リードに圧接するキャピラリイからなるボンディングツ
ール（１９）が設けられている。このボンディングツー
ル（１９）が上記電極バットおよびリードに細線（Ｗ）
を圧接するときのボンディング荷重は、上記揺動アーム
（１２）およびボンディングアーム（１４）にそれぞれ
取り付けられた支持体（２０） 、 （２１）間にかけ
わたされたコイルばね（２３）のばね定数を変えること
により調整することができるようになっている。また、
このときのボンディングツールの変位量は、ソフトによ
り変更できる。しかしてこのワイヤボンディング装置は
、超音波ホーンとしても作用する上記ボンディングアー
ム（１４）の後端部に、超音波出力回路（２５）に接続
された超音波振動子（２６）が取り付けられている。上
記超音波出力回路（２５）は、第１図に示すように、定
電流型増幅回路（２７）、発振回路（２８）、この発振
回路（２８）の発振期間を制御するタイマ回路（２９）
、このタイマ回路（２９）の出力開始および終了を制御
するトリガ回路（３０）、トランス（３１）などで構成
され、上記定電流駆動する如く回路構成された増幅回路
（２７）の出力に接続されたトランス（３１）の二次側
から超音波振動子（２５）に、タイマ回路（２９）によ
り規制された期間定電流駆動の超音波出力を印加するよ
うになっているゆこの超音波振動子（２５）に印加され
る超音波信号の電流波形はたとえば第３図（Ａ）図に示
す包絡線であり。
この時の電圧波形は第３図（Ｂ）図の包絡線である。
電圧波形の包絡線は立上り、立下り時急峻なピーク電圧
（イ）（ロ）が発生している。上記増幅回路（２７）か
らトランス（３１）を介して定電流駆動される超音波振
動子（２６）はたとえばピエゾ型または電歪型などの圧
電型の超音波振動子である。
（イ）（ロ）が発生している。上記増幅回路（２７）か
らトランス（３１）を介して定電流駆動される超音波振
動子（２６）はたとえばピエゾ型または電歪型などの圧
電型の超音波振動子である。
この定電流超音波出力を用いた超音波ワイヤボンディン
グ装置は、図示しない制御装置に組込まれたプログラム
にしたがって動作し、まずボンディングツール（１９）
の先端部がわに延出している細Ｍ （Ｗ）の先端に、図
示しない電気トーチによりボールを形成したのち、駆動
装置（１１）により揺動アーム（１２）を回転駆動して
、ボンディングアーム（１４）の先端部に設けられたボ
ンディングツール（１９）により、上記ボールを半導体
ペレット（Ｐ）の電極パッドに圧接する。このとき上記
ボンディングアーム（１４）の後端部に取り付けられた
超音波振動子（２６）をワイヤボンディング期間超音波
出力回路（２５）から第３図（Ａ）および（１３）図に
示す電力により定電流駆動して、振動子（２６）を超音
波振動させ。
グ装置は、図示しない制御装置に組込まれたプログラム
にしたがって動作し、まずボンディングツール（１９）
の先端部がわに延出している細Ｍ （Ｗ）の先端に、図
示しない電気トーチによりボールを形成したのち、駆動
装置（１１）により揺動アーム（１２）を回転駆動して
、ボンディングアーム（１４）の先端部に設けられたボ
ンディングツール（１９）により、上記ボールを半導体
ペレット（Ｐ）の電極パッドに圧接する。このとき上記
ボンディングアーム（１４）の後端部に取り付けられた
超音波振動子（２６）をワイヤボンディング期間超音波
出力回路（２５）から第３図（Ａ）および（１３）図に
示す電力により定電流駆動して、振動子（２６）を超音
波振動させ。
この振動を超音波ホーンの構成になっているボンディン
グアーム（１４）により超音波振動を増幅してボンディ
ングツール（１９）に伝達する。このボンディングツー
ル（１９）の超音波振動の波形のエンベロープは第３図
（Ｃ）図のとおりである。上記側Ｍ（Ｗ）の先端に形成
されたボールは、上記ボンディングツール（１９）の圧
接とこのボンディングツール（１９）を介して伝達され
る上記超音波振動により電極パッドに接合される。
グアーム（１４）により超音波振動を増幅してボンディ
ングツール（１９）に伝達する。このボンディングツー
ル（１９）の超音波振動の波形のエンベロープは第３図
（Ｃ）図のとおりである。上記側Ｍ（Ｗ）の先端に形成
されたボールは、上記ボンディングツール（１９）の圧
接とこのボンディングツール（１９）を介して伝達され
る上記超音波振動により電極パッドに接合される。
上記のように電極パッドに細線（Ｗ）を接合したのち、
駆動装置（１１）の駆動により揺動アーム（１２）を逆
回転させ、ボンディングアーム（１４）を原位置に復帰
させる。これと同時にこの超音波ワイヤボンデ装置を搭
載しているｘＹテーブルを駆動して、ボンディングツー
ル（１９）を上記半導体ペレット（Ｐ）を支持するリー
ドフレーム（Ｌ）のリード上に移動する。しかるのち上
記電極パッドに対するボンディングと同様揺動アーム（
１２）を回転駆動して、ボンディングツール（１９）に
より細線（ｖ）を上記リードに圧接するとともに超音波
振動を付与して、細線（す）をリードに接続する。しか
るのち細線（す）を下部クランプ（１７）で挟持して、
ボンディングアーム（１４）の原位置復帰と同時に上記
下部クランプ（１７）を上方に移動させ、細線（Ｗ）を
リードとの接続部で切断する。
駆動装置（１１）の駆動により揺動アーム（１２）を逆
回転させ、ボンディングアーム（１４）を原位置に復帰
させる。これと同時にこの超音波ワイヤボンデ装置を搭
載しているｘＹテーブルを駆動して、ボンディングツー
ル（１９）を上記半導体ペレット（Ｐ）を支持するリー
ドフレーム（Ｌ）のリード上に移動する。しかるのち上
記電極パッドに対するボンディングと同様揺動アーム（
１２）を回転駆動して、ボンディングツール（１９）に
より細線（ｖ）を上記リードに圧接するとともに超音波
振動を付与して、細線（す）をリードに接続する。しか
るのち細線（す）を下部クランプ（１７）で挟持して、
ボンディングアーム（１４）の原位置復帰と同時に上記
下部クランプ（１７）を上方に移動させ、細線（Ｗ）を
リードとの接続部で切断する。
半導体集積回路など半導体ペレット（Ｐ）に複数個の電
極パッドが形成された半導体装置については、上記電極
パッドとリードとの接続が各電極ごとに繰返される。な
お上記ボンディングにおいて、上部クランプ（１Ｇ）お
よび下部クランプ（１７）は、電極パッドに接続された
Ｍ線（Ｗ）に適当な張力を与えたり２ｎｄボンデイング
して、ワイヤを切断したのち、ツール下端にのぞくワイ
ヤ長さを制御したりするために、適宜細線（Ｗ）を挟持
して上下方向に移動する。
極パッドが形成された半導体装置については、上記電極
パッドとリードとの接続が各電極ごとに繰返される。な
お上記ボンディングにおいて、上部クランプ（１Ｇ）お
よび下部クランプ（１７）は、電極パッドに接続された
Ｍ線（Ｗ）に適当な張力を与えたり２ｎｄボンデイング
して、ワイヤを切断したのち、ツール下端にのぞくワイ
ヤ長さを制御したりするために、適宜細線（Ｗ）を挟持
して上下方向に移動する。
ところで上記のように細線（す）を半導体ペレット（Ｐ
）の電極パッドまたはリードフレーム（Ｌ）のリードに
超音波圧接するとき、超音波振動子（２６）を定電流駆
動すると、従来の定電圧発振特性を示した第４図（Ａ）
ないしくＣ）図と比較してわかるようにこの発明装置の
第３図（Ａ）ないしくＣ）図とは大幅に異なり、超音波
振動子の振動の立上りを短縮して。
）の電極パッドまたはリードフレーム（Ｌ）のリードに
超音波圧接するとき、超音波振動子（２６）を定電流駆
動すると、従来の定電圧発振特性を示した第４図（Ａ）
ないしくＣ）図と比較してわかるようにこの発明装置の
第３図（Ａ）ないしくＣ）図とは大幅に異なり、超音波
振動子の振動の立上りを短縮して。
ボンディングを高速化することができる。
つぎに他の実施例について述べる。
上記実施例は、半導体装置の超音波ワイヤボンディング
装置について述べたが、この発明は、その要旨を変更し
ない範囲において、半導体ペレットをリードフレームに
取り付けるダイボンディング装置にも適用することがで
きる。またこの発明は、半導体装置以外の接合に用いら
れる超音波接合装置にも適用できる。
装置について述べたが、この発明は、その要旨を変更し
ない範囲において、半導体ペレットをリードフレームに
取り付けるダイボンディング装置にも適用することがで
きる。またこの発明は、半導体装置以外の接合に用いら
れる超音波接合装置にも適用できる。
上記実施例では発振器出力を超音波振動子に印加して超
音波振動子を振動させる例について説明したが１発振回
路に超音波振動子を接続する回路構成にしても、超音波
振動子に定電流を印加して振動させる回路であれば何れ
でもよい。
音波振動子を振動させる例について説明したが１発振回
路に超音波振動子を接続する回路構成にしても、超音波
振動子に定電流を印加して振動させる回路であれば何れ
でもよい。
以上説明したように本発明装置によれば超音波接合を高
速に実行できる効果がある。
速に実行できる効果がある。
第１図は本発明装置の実施例を説明するための超音波ワ
イヤボンディング装置の超音波出方回路構成を示すブロ
ック図、第２図は第１図の超音波出力回路を取り付けた
半導体装置用超音波ワイヤボンディング装置の図、第３
図（Ａ）ないしくＣ）図はそれぞれ第１図超音波出方回
路による超音波振動子の駆動電流、電圧波形、超音波振
動子の振動特性などの波形を示す包絡線図、第４図（Ａ
）ないしくＣ）図はそれぞれ第３図（Ａ）ないしくＣ）
図と対比して示す従来の超音波振動子の駆動および振動
特性を示す包絡線図である。 （１２）・・・揺動アーム （１４）・・・ボンディングアーム （１９）・・・ボンディングツール （２５）・・・超音波出力回路 （２６）・・・超音波振動子 （２７）・・・定電流型増幅回路 （Ｌ）・・・リードフレーム （Ｐ）・・・半導体ペレット （Ｗ）・・・細線 第 ｌ 図 ＪＯ 第 ２ 図 ｚ７；ｔｏ ｔｔ
イヤボンディング装置の超音波出方回路構成を示すブロ
ック図、第２図は第１図の超音波出力回路を取り付けた
半導体装置用超音波ワイヤボンディング装置の図、第３
図（Ａ）ないしくＣ）図はそれぞれ第１図超音波出方回
路による超音波振動子の駆動電流、電圧波形、超音波振
動子の振動特性などの波形を示す包絡線図、第４図（Ａ
）ないしくＣ）図はそれぞれ第３図（Ａ）ないしくＣ）
図と対比して示す従来の超音波振動子の駆動および振動
特性を示す包絡線図である。 （１２）・・・揺動アーム （１４）・・・ボンディングアーム （１９）・・・ボンディングツール （２５）・・・超音波出力回路 （２６）・・・超音波振動子 （２７）・・・定電流型増幅回路 （Ｌ）・・・リードフレーム （Ｐ）・・・半導体ペレット （Ｗ）・・・細線 第 ｌ 図 ＪＯ 第 ２ 図 ｚ７；ｔｏ ｔｔ
Claims (3)
- （１）超音波振動子を振動させ、この振動を接合ツール
に伝達して接合する超音波接合装置において、上記超音
波振動子の振動を定電流駆動により発生させることを特
徴とする超音波接合装置。 - （２）定電流駆動による超音波振動子の振動は超音波発
振器出力を定電流増幅回路を介して超音波振動子を駆動
したものであることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の超音波接合装置。 - （３）超音波接合は定電流電動の超音波出力によるワイ
ヤボンディングである特許請求の範囲第１項または第２
項記載の超音波接合装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60044574A JPS61206581A (ja) | 1985-03-08 | 1985-03-08 | 超音波接合装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60044574A JPS61206581A (ja) | 1985-03-08 | 1985-03-08 | 超音波接合装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61206581A true JPS61206581A (ja) | 1986-09-12 |
Family
ID=12695274
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60044574A Pending JPS61206581A (ja) | 1985-03-08 | 1985-03-08 | 超音波接合装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61206581A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US12497268B2 (en) | 2019-10-31 | 2025-12-16 | Cargotec Sweden Ab | Interconnection unit configured to connect modules of a cargo container coupling arrangement |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5046314A (ja) * | 1973-08-29 | 1975-04-25 | ||
| JPS5881470A (ja) * | 1981-11-10 | 1983-05-16 | 東北金属工業株式会社 | 超音波加工機用発振回路 |
| JPS5941785B2 (ja) * | 1977-08-19 | 1984-10-09 | 三菱電機株式会社 | 超音波霧化装置 |
-
1985
- 1985-03-08 JP JP60044574A patent/JPS61206581A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5046314A (ja) * | 1973-08-29 | 1975-04-25 | ||
| JPS5941785B2 (ja) * | 1977-08-19 | 1984-10-09 | 三菱電機株式会社 | 超音波霧化装置 |
| JPS5881470A (ja) * | 1981-11-10 | 1983-05-16 | 東北金属工業株式会社 | 超音波加工機用発振回路 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US12497268B2 (en) | 2019-10-31 | 2025-12-16 | Cargotec Sweden Ab | Interconnection unit configured to connect modules of a cargo container coupling arrangement |
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