JP2001110842A - ボンディングツールユニットとワイヤボンディング装置 - Google Patents
ボンディングツールユニットとワイヤボンディング装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ボンディングの際に印加される超音波の方向
性を解消して、良好で安定したボンディング技術を提供
すること。 【解決手段】 振動子３、３ａ、３ｂの中心軸と超音波
ホーン４、４ａ、４ｂの中心軸とを同一直線上に配置し
ない。
性を解消して、良好で安定したボンディング技術を提供
すること。 【解決手段】 振動子３、３ａ、３ｂの中心軸と超音波
ホーン４、４ａ、４ｂの中心軸とを同一直線上に配置し
ない。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体チツプの電
極とリードあるいはプリント基板とを、超音波振動を印
加して接続するボンディング技術に関する。
極とリードあるいはプリント基板とを、超音波振動を印
加して接続するボンディング技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＩＣ電極とリードフレームやプリント基
板などの外部電極を接続するボンディング技術はＩＣパ
ッケージの標準的な組立技術として広く用いられてい
る。
板などの外部電極を接続するボンディング技術はＩＣパ
ッケージの標準的な組立技術として広く用いられてい
る。
【０００３】また、ボンディング技術では金属のワイヤ
を用いて、ＩＣ電極とリードフレームやプリント基板な
どの外部電極を接続するワイヤボンディングも日常的に
用いられている。
を用いて、ＩＣ電極とリードフレームやプリント基板な
どの外部電極を接続するワイヤボンディングも日常的に
用いられている。
【０００４】ＩＣの高機能化、低コスト化の要求に伴
い、入出力端子数は増加し、チップサイズは縮小される
傾向が進んでおり、それに対応してワイヤボンディング
技術も進展している。例えば、これまでは、通常、サー
マルプリンタヘッドなどの特殊な場合を除いて、ＩＣ電
極のピッチが９０μｍ以上ではワイヤボンディングが用
いられ、ＩＣ電極のピッチが９０μｍ以下ではＴＡＢ
（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）が
一般的に用いられてきた。しかし、ここ数年、使用する
ワイヤの材料やボンディングツール（キャピラリ）およ
び装置の高度化が進み、ＴＡＢに比べ低コストな組立技
術であるワイヤボンディングで従来では量産レべルでは
困難とされていた、ＩＣ電極のピッチが９０μｍ以下の
微細な電極ピッチを接合しようとする試みがなされてい
る。
い、入出力端子数は増加し、チップサイズは縮小される
傾向が進んでおり、それに対応してワイヤボンディング
技術も進展している。例えば、これまでは、通常、サー
マルプリンタヘッドなどの特殊な場合を除いて、ＩＣ電
極のピッチが９０μｍ以上ではワイヤボンディングが用
いられ、ＩＣ電極のピッチが９０μｍ以下ではＴＡＢ
（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）が
一般的に用いられてきた。しかし、ここ数年、使用する
ワイヤの材料やボンディングツール（キャピラリ）およ
び装置の高度化が進み、ＴＡＢに比べ低コストな組立技
術であるワイヤボンディングで従来では量産レべルでは
困難とされていた、ＩＣ電極のピッチが９０μｍ以下の
微細な電極ピッチを接合しようとする試みがなされてい
る。
【０００５】また、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒ
ｒａｙ）パッケージの組立てやべアチップをプリント基
板に直接実装するＣＯＢ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｂｏａｒ
ｄ）実装などが増加し、ガラスエポキシ基板など樹脂基
板に対応したワイヤボンディング技術も要求されてい
る。
ｒａｙ）パッケージの組立てやべアチップをプリント基
板に直接実装するＣＯＢ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｂｏａｒ
ｄ）実装などが増加し、ガラスエポキシ基板など樹脂基
板に対応したワイヤボンディング技術も要求されてい
る。
【０００６】このように、ワイヤボンディングでは従来
に比べより微細な電極に、しかも低温で安定した接合を
得ることが求められている。そのため、接合性を向上さ
せる手段の一つとして、接合に用いる超音波を高周波化
（例えば、１０３ｋＨｚ）する技術も開発されている。
に比べより微細な電極に、しかも低温で安定した接合を
得ることが求められている。そのため、接合性を向上さ
せる手段の一つとして、接合に用いる超音波を高周波化
（例えば、１０３ｋＨｚ）する技術も開発されている。
【０００７】一般に、ＩＣのアルミ電極へのワイヤボン
デイングでは、放電により金ワイヤの先端にボールを形
成して、これを加熱したＩＣ電極に加圧しながら超音波
を印加して接合する。接合は、ボールが変形する過程で
その底面（接合界面）に金−アルミ合金が形成されるこ
とで行われる。ボール変形量と接合性には密接な関係が
あり、ボール変形量が大きくなるに従い、合金の形成面
積が増え、接合強度が増加することが知られている。
デイングでは、放電により金ワイヤの先端にボールを形
成して、これを加熱したＩＣ電極に加圧しながら超音波
を印加して接合する。接合は、ボールが変形する過程で
その底面（接合界面）に金−アルミ合金が形成されるこ
とで行われる。ボール変形量と接合性には密接な関係が
あり、ボール変形量が大きくなるに従い、合金の形成面
積が増え、接合強度が増加することが知られている。
【０００８】図８はそれらのワイヤボンディング装置に
用いられる振動子（電歪素子部）と超音波ホーン等から
なるボンディングツールユニットを示す斜視図である。
ボンディングツールユニット４１は、振動子４２の一端
には超音波ホーン４３の一端が同軸状に設けられ、一
方、超音波ホーン４３の他端にはキャピラリ４４が設け
られている。
用いられる振動子（電歪素子部）と超音波ホーン等から
なるボンディングツールユニットを示す斜視図である。
ボンディングツールユニット４１は、振動子４２の一端
には超音波ホーン４３の一端が同軸状に設けられ、一
方、超音波ホーン４３の他端にはキャピラリ４４が設け
られている。
【０００９】これらの構成部品の位置関係は、図９
（ａ）に平面図を、また、図９（ｂ）に側面図を示すよ
うに、振動子４２の中心軸と超音波ホーン４３の中心軸
とは、互いの中心軸が同一直線上になるように取り付け
られており、また、キャピラリ４４はそれらの中心軸に
対して直角方向に設けられている。したがって、振動子
４２が超音波ホーン４３を、その中心軸方向へ縦振動さ
せることによって、超音波ホーン４３の先端に取付けら
れたキャピラリ４４の先端は、超音波ホーン４３の中心
軸方向への直線振動のみを生じている。
（ａ）に平面図を、また、図９（ｂ）に側面図を示すよ
うに、振動子４２の中心軸と超音波ホーン４３の中心軸
とは、互いの中心軸が同一直線上になるように取り付け
られており、また、キャピラリ４４はそれらの中心軸に
対して直角方向に設けられている。したがって、振動子
４２が超音波ホーン４３を、その中心軸方向へ縦振動さ
せることによって、超音波ホーン４３の先端に取付けら
れたキャピラリ４４の先端は、超音波ホーン４３の中心
軸方向への直線振動のみを生じている。
【００１０】また、ＩＣ電極のピッチとサイズが微細化
した場合は、隣り合う接合部が接触しないようにするこ
とが課題となる。そこで、少ないボール変形で十分な接
合強度が得られるワイヤボンディング技術が必要とな
る。また、樹脂基板に搭戟したＩＣへのワイヤボンディ
ングでは、基板の耐熱性が低いため、通常用いられてい
るものより約ｌ００Ｋ低い約４２０Ｋで良好な接合をす
ることが求められる。
した場合は、隣り合う接合部が接触しないようにするこ
とが課題となる。そこで、少ないボール変形で十分な接
合強度が得られるワイヤボンディング技術が必要とな
る。また、樹脂基板に搭戟したＩＣへのワイヤボンディ
ングでは、基板の耐熱性が低いため、通常用いられてい
るものより約ｌ００Ｋ低い約４２０Ｋで良好な接合をす
ることが求められる。
【００１１】なお、キャピラリ先端の振動方向の方向性
を解消する方法としては、例えば特開平ｌｌ−８７４３
７号公報には、互いに直角に配置した２本の超音波ホー
ンの先端にツール（キャピラリ）を取付け、それぞれの
超音波ホーンの縦振動によってツール先端を円状に運動
させる技術が開示されている。また、特開平ｌ０−ｌｌ
６８５ｌ号公報には、電歪素子を振動方向に応じて２種
類切り替えて使用する技術が開示されている。
を解消する方法としては、例えば特開平ｌｌ−８７４３
７号公報には、互いに直角に配置した２本の超音波ホー
ンの先端にツール（キャピラリ）を取付け、それぞれの
超音波ホーンの縦振動によってツール先端を円状に運動
させる技術が開示されている。また、特開平ｌ０−ｌｌ
６８５ｌ号公報には、電歪素子を振動方向に応じて２種
類切り替えて使用する技術が開示されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
場合のようにキャピラリの先端が超音波ホーンの中心軸
方向のみに運動することから、キャピラリの運動に一方
向の方向性が存在する。
場合のようにキャピラリの先端が超音波ホーンの中心軸
方向のみに運動することから、キャピラリの運動に一方
向の方向性が存在する。
【００１３】このように超音波振動によるキヤピラリの
揺動に顕著な方向性があることにより、キャピラリによ
つて押し付けられるワイヤの変形も、キャピラリの揺動
方向に長く変形し、異方形状を示すこととなる。これに
よって被接合体、たとえば半導体チップの表面に形成さ
れる電極などは、この長く変形した異方形状にあわせて
作成する必要があるため電極が大きくなってしまい、電
極の数を増やすことが困難になったり、ワイヤが接続さ
れる被接続部の電極の配置に制約が生じたり、接続強度
が方向によって異なってしまう問題が存在する。
揺動に顕著な方向性があることにより、キャピラリによ
つて押し付けられるワイヤの変形も、キャピラリの揺動
方向に長く変形し、異方形状を示すこととなる。これに
よって被接合体、たとえば半導体チップの表面に形成さ
れる電極などは、この長く変形した異方形状にあわせて
作成する必要があるため電極が大きくなってしまい、電
極の数を増やすことが困難になったり、ワイヤが接続さ
れる被接続部の電極の配置に制約が生じたり、接続強度
が方向によって異なってしまう問題が存在する。
【００１４】また、キャピラリの運動の方向性を解消す
るために、特開平ｌｌ−８７４３７号公報に開示されて
いるように、互いに直角に配置した２本の超音波ホーン
の先端にキャピラリを取付け、それぞれの超音波ホーン
の縦振動によってキャピラリの先端を円状に運動させた
り、また、特開平ｌ０−ｌｌ６８５ｌ号公報に開示され
ているように、電歪素子を振動方向に応じて２種類切り
替えて使用する技術では、いずれも構造が複雑でそれら
を搭載したボンディング装置は高価になり、あまり好ま
しくない。
るために、特開平ｌｌ−８７４３７号公報に開示されて
いるように、互いに直角に配置した２本の超音波ホーン
の先端にキャピラリを取付け、それぞれの超音波ホーン
の縦振動によってキャピラリの先端を円状に運動させた
り、また、特開平ｌ０−ｌｌ６８５ｌ号公報に開示され
ているように、電歪素子を振動方向に応じて２種類切り
替えて使用する技術では、いずれも構造が複雑でそれら
を搭載したボンディング装置は高価になり、あまり好ま
しくない。
【００１５】本発明はそれらの事情にもとづいて成され
たもので、ボンディングの際にボンディングツールに印
加される超音波の方向性を解消して、良好で安定したボ
ンディング技術を提供することを目的としている。
たもので、ボンディングの際にボンディングツールに印
加される超音波の方向性を解消して、良好で安定したボ
ンディング技術を提供することを目的としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明による手
段によれば、所定の振動方向へ超音波振動を発生する振
動子と、この振動子を保持する超音波ホーンと、この超
音波ホーンにこの超音波ホーンの長手方向と直交する方
向に延設されるボンディングツールとを具備し、前記振
動方向が、前記超音波ホーンの長手方向と前記ボンディ
ングツールの長手方向とがなす面外に向けて設定可能に
設けられることを特徴とするボンディングツールユニッ
トである。
段によれば、所定の振動方向へ超音波振動を発生する振
動子と、この振動子を保持する超音波ホーンと、この超
音波ホーンにこの超音波ホーンの長手方向と直交する方
向に延設されるボンディングツールとを具備し、前記振
動方向が、前記超音波ホーンの長手方向と前記ボンディ
ングツールの長手方向とがなす面外に向けて設定可能に
設けられることを特徴とするボンディングツールユニッ
トである。
【００１７】また請求項２の発明による手段によれば、
所定の振動方向へ超音波振動を発生する振動子と、この
振動子を保持する超音波ホーンと、この超音波ホーンに
この超音波ホーンの長手方向と直交する方向に延設され
るボンディングツールとを具備し、前記振動子の中心軸
が、前記超音波ホーンの長手方向と前記ボンディングツ
ールの長手方向とがなす面外に設定可能に設けられるこ
とを特徴とするボンディングツールユニットである。
所定の振動方向へ超音波振動を発生する振動子と、この
振動子を保持する超音波ホーンと、この超音波ホーンに
この超音波ホーンの長手方向と直交する方向に延設され
るボンディングツールとを具備し、前記振動子の中心軸
が、前記超音波ホーンの長手方向と前記ボンディングツ
ールの長手方向とがなす面外に設定可能に設けられるこ
とを特徴とするボンディングツールユニットである。
【００１８】また請求項３の発明による手段によれば、
前記ボンディングツールは、キャピラリであることを特
徴とする前記のボンディングツールユニットである。
前記ボンディングツールは、キャピラリであることを特
徴とする前記のボンディングツールユニットである。
【００１９】また請求項４の発明による手段によれば、
前記振動子の中心軸と前記超音波ホーンの中心軸とは平
行の位置に配置されていることを特徴とするボンディン
グツールユニットである。
前記振動子の中心軸と前記超音波ホーンの中心軸とは平
行の位置に配置されていることを特徴とするボンディン
グツールユニットである。
【００２０】また請求項５の発明による手段によれば、
前記振動子の中心軸と前記超音波ホーンの中心軸とは交
差していることを特徴とするボンディングツールユニッ
トである。
前記振動子の中心軸と前記超音波ホーンの中心軸とは交
差していることを特徴とするボンディングツールユニッ
トである。
【００２１】また請求項６の発明による手段によれば、
前記振動子の中心軸と前記超音波ホーンの中心軸とは、
３度程度の交差角で交差していることを特徴とするボン
ディングツールユニットである。
前記振動子の中心軸と前記超音波ホーンの中心軸とは、
３度程度の交差角で交差していることを特徴とするボン
ディングツールユニットである。
【００２２】また請求項７の発明による手段によれば、
前記振動子は、この振動子の中心軸に対して構成してい
るＰＺＴ素子の中心軸が傾斜して形成されていることを
特徴とするボンディングツールユニットである。
前記振動子は、この振動子の中心軸に対して構成してい
るＰＺＴ素子の中心軸が傾斜して形成されていることを
特徴とするボンディングツールユニットである。
【００２３】また請求項８の発明による手段によれば、
前記振動子は、この振動子の中心軸に対して構成してい
るＰＺＴ素子の中心軸が平行にずれて形成されているこ
とを特徴とするボンディングツールユニットである。
前記振動子は、この振動子の中心軸に対して構成してい
るＰＺＴ素子の中心軸が平行にずれて形成されているこ
とを特徴とするボンディングツールユニットである。
【００２４】また請求項９の発明による手段によれば、
ワイヤを被接合体に対して当接させて前記ワイヤに超音
波振動を印加させることによって前記ワイヤを前記被接
合体に接合させるワイヤボンディング装置であって、請
求項１乃至８いずれかに記載のボンデイングツールユニ
ットを具備することを特徴とするワイヤボンディング装
置である。
ワイヤを被接合体に対して当接させて前記ワイヤに超音
波振動を印加させることによって前記ワイヤを前記被接
合体に接合させるワイヤボンディング装置であって、請
求項１乃至８いずれかに記載のボンデイングツールユニ
ットを具備することを特徴とするワイヤボンディング装
置である。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。
参照して説明する。
【００２６】次に、本発明の実施の形態の一例としての
ワイヤボンディング装置について、図面を参照して説明
する。
ワイヤボンディング装置について、図面を参照して説明
する。
【００２７】図１にワイヤボンディング装置の模式図を
示すように、ワイヤボンデイング装置においては、図示
しない搬送路上をＩＣチップ１が搭載されたリードフレ
ーム（Ｌ／Ｆ）が搬送され、ＸＹテーブル（不図示）上
の加工位置に送られる。この加工位置にはリードフレー
ム（Ｌ／Ｆ）に対向した位置にボンディングツールユニ
ット２が配置されている。このボンディングツールユニ
ット２は、振動子３の一端には超音波ホーン４の一端が
設けられ、一方、超音波ホーン４の他端にはキャピラリ
５が設けられている。また、キャピラリ５の上方にはワ
イヤ６（例えば、金ワイヤ６）を案内・固定するクラン
パ７が設けられている。
示すように、ワイヤボンデイング装置においては、図示
しない搬送路上をＩＣチップ１が搭載されたリードフレ
ーム（Ｌ／Ｆ）が搬送され、ＸＹテーブル（不図示）上
の加工位置に送られる。この加工位置にはリードフレー
ム（Ｌ／Ｆ）に対向した位置にボンディングツールユニ
ット２が配置されている。このボンディングツールユニ
ット２は、振動子３の一端には超音波ホーン４の一端が
設けられ、一方、超音波ホーン４の他端にはキャピラリ
５が設けられている。また、キャピラリ５の上方にはワ
イヤ６（例えば、金ワイヤ６）を案内・固定するクラン
パ７が設けられている。
【００２８】また、振動子３は発振器８に接続され、発
振器８によって所定周波数の電圧が印加され、その周波
数の超音波縦振動（図１に矢印Ａで示している）を発す
る。
振器８によって所定周波数の電圧が印加され、その周波
数の超音波縦振動（図１に矢印Ａで示している）を発す
る。
【００２９】ボンディングツールユニット２の構成部品
の位置関係は、図２（ａ）に平面図を、また、図２
（ｂ）に側面図を示すように、振動子３の振動方向でも
ある振動子３の中心軸は、超音波ホーン４の長手方向と
平行な関係にあるが、超音波ホーン４の長手方向とキャ
ピラリ５の長手方向とがなす面の外に設定されている。
超音波ホーン４の中心軸とのずれ量は、発生させる超音
波振動の振幅やキャピラリ５との距離などを勘案の上、
キヤピラリが保持するワイヤへの振動の伝わり方を総合
的に解析して決定される。キャピラリ５は超音波ホーン
４の中心軸に対して直角方向に設けられている。な
お、、振動子３の中心軸と超音波ホーン４の中心軸との
ずれ方向は図示された方向に限定されない。
の位置関係は、図２（ａ）に平面図を、また、図２
（ｂ）に側面図を示すように、振動子３の振動方向でも
ある振動子３の中心軸は、超音波ホーン４の長手方向と
平行な関係にあるが、超音波ホーン４の長手方向とキャ
ピラリ５の長手方向とがなす面の外に設定されている。
超音波ホーン４の中心軸とのずれ量は、発生させる超音
波振動の振幅やキャピラリ５との距離などを勘案の上、
キヤピラリが保持するワイヤへの振動の伝わり方を総合
的に解析して決定される。キャピラリ５は超音波ホーン
４の中心軸に対して直角方向に設けられている。な
お、、振動子３の中心軸と超音波ホーン４の中心軸との
ずれ方向は図示された方向に限定されない。
【００３０】振動子３の構成は図３に示すように、中心
軸方向に分極された円環状のＰＺＴ（Ｐｉｅｚｏｅｌｅ
ｃｔｒｌｃ：圧電）素子９ａ、９ｂを例えば２つ、同軸
に結合してなる（単一又は３つ以上のＰＺＴ素子で形成
してもよい）。その場合、相対する面が同極になるよう
に構成されている。
軸方向に分極された円環状のＰＺＴ（Ｐｉｅｚｏｅｌｅ
ｃｔｒｌｃ：圧電）素子９ａ、９ｂを例えば２つ、同軸
に結合してなる（単一又は３つ以上のＰＺＴ素子で形成
してもよい）。その場合、相対する面が同極になるよう
に構成されている。
【００３１】この構成において、両ＰＺＴ素子９ａ、９
ｂに通電、具体的には電圧のプラス側を印加すれば、該
各ＰＺＴ素子９ａ、９ｂは、図３で矢印Ｌにて示すよう
に伸びて歪を生じ、電圧のマイナス側を印加すれば縮む
ように歪む。この伸縮動作が所定周波数にて繰り返され
るもので、これによって縦振動（振動の方向を図１で
は、矢印Ａにて示している）が発生する。
ｂに通電、具体的には電圧のプラス側を印加すれば、該
各ＰＺＴ素子９ａ、９ｂは、図３で矢印Ｌにて示すよう
に伸びて歪を生じ、電圧のマイナス側を印加すれば縮む
ように歪む。この伸縮動作が所定周波数にて繰り返され
るもので、これによって縦振動（振動の方向を図１で
は、矢印Ａにて示している）が発生する。
【００３２】一方、この振動子３で発生した縦振動を伝
達された超音波ホーン４は、図２に示したように、その
中心軸が振動子３とずれて組込まれているため、振動子
３から伝達された振動は、超音波ホーン４に振り子運動
を起こさせ、振動子３の中心軸方向の運動のみならずそ
れと直交する方向の運動も同時に発生させる。その結
果、キャピラリ５の先端は超音波ホーン４の中心軸方向
の方向に加えて、それと直角な方向へも振動する。それ
によりキャピラリ５の先端は、例えば円状に運動するこ
とになり、ワイヤの変形が調整されたボンディングを行
うことができる。
達された超音波ホーン４は、図２に示したように、その
中心軸が振動子３とずれて組込まれているため、振動子
３から伝達された振動は、超音波ホーン４に振り子運動
を起こさせ、振動子３の中心軸方向の運動のみならずそ
れと直交する方向の運動も同時に発生させる。その結
果、キャピラリ５の先端は超音波ホーン４の中心軸方向
の方向に加えて、それと直角な方向へも振動する。それ
によりキャピラリ５の先端は、例えば円状に運動するこ
とになり、ワイヤの変形が調整されたボンディングを行
うことができる。
【００３３】また、このように、ワイヤの変形が調整さ
れているこては、接続する電極（不図示）の形状や配置
の方向性が解消していることでもあり、電極を形成する
際に、ボンディングによって拘束されず、自由度が大幅
に保たれていることでもある。
れているこては、接続する電極（不図示）の形状や配置
の方向性が解消していることでもあり、電極を形成する
際に、ボンディングによって拘束されず、自由度が大幅
に保たれていることでもある。
【００３４】次に、ワイヤボンディング装置の動作の概
要について説明する。図４は、上述のワイヤボンデイン
グ装置の作動制御系を示すブロック図である。図４に示
した入力部１１は、ワイヤボンディング装置を起動させ
る際に操作するものであると共に、位置検出用カメラ１
２が取込んだ画像にもとづいて得られる各目標ボンディ
ング点の座標等の情報を入力するために用いられる。こ
の入力部１１の操作により入力される情報は、制御部１
３を通じてデータテーブル１４に記憶される。
要について説明する。図４は、上述のワイヤボンデイン
グ装置の作動制御系を示すブロック図である。図４に示
した入力部１１は、ワイヤボンディング装置を起動させ
る際に操作するものであると共に、位置検出用カメラ１
２が取込んだ画像にもとづいて得られる各目標ボンディ
ング点の座標等の情報を入力するために用いられる。こ
の入力部１１の操作により入力される情報は、制御部１
３を通じてデータテーブル１４に記憶される。
【００３５】制御部１３は、位置検出用カメラ１２等よ
り得られる新情報をデータテーブル１４の記憶情報と照
合して、テーブル駆動回路１５や超音波制御回路１６等
に指令信号を送り、これによつてＸＹテーブル１７等が
作動させる。それによりボンディング点が特定される
と、その位置でボンディングツールユニット２が作動す
る。すなわち、上述のように振動子３で発生した縦振動
を伝達された超音波ホーン４は、その中心軸が振動子３
とずれて組込まれているため、振動子３から伝達された
振動は、中心軸方向の運動と、それと異なる方向の運動
を同時に発生させる。キャピラリ５の先端は超音波ホー
ン４の中心軸方向の方向に加えて、それと直角な方向へ
も振動する。それによりキャピラリ５の先端は、例えば
円状に運動することになり、ワイヤの変形が調整された
ボンディングを行うことができる。
り得られる新情報をデータテーブル１４の記憶情報と照
合して、テーブル駆動回路１５や超音波制御回路１６等
に指令信号を送り、これによつてＸＹテーブル１７等が
作動させる。それによりボンディング点が特定される
と、その位置でボンディングツールユニット２が作動す
る。すなわち、上述のように振動子３で発生した縦振動
を伝達された超音波ホーン４は、その中心軸が振動子３
とずれて組込まれているため、振動子３から伝達された
振動は、中心軸方向の運動と、それと異なる方向の運動
を同時に発生させる。キャピラリ５の先端は超音波ホー
ン４の中心軸方向の方向に加えて、それと直角な方向へ
も振動する。それによりキャピラリ５の先端は、例えば
円状に運動することになり、ワイヤの変形が調整された
ボンディングを行うことができる。
【００３６】また、図５（ａ）に平面図を、（ｂ）に側
面図を示すボンディングツールユニット２ａは、上述の
実施の形態の第１の変形例である。すなわち、ボンディ
ングツールユニット２ａを構成する振動子３ａと超音波
ホーン４ａの双方の中心軸は、図５（ａ）に示した平面
図の位置で、３度程度傾いて交差している（この交差方
向は図示の方向に限定されない）。これにより、超音波
ホーン４ａの先端部に超音波ホーン４ａの中心軸に直角
方向に設けられているキャピラリ５ａの先端の運動は、
上述の実施の形態の場合と同様に、超音波ホーン４ａが
振動子３ａから伝達された振動を、中心軸方向の運動
と、それと異なる方向の運動を同時に発生させるので、
キャピラリ５ａの先端は超音波ホーン４ａの中心軸方向
の方向に加えて、それと直角な方向へも振動する。それ
によりキャピラリ５ａの先端は、例えば円状に運動する
ことになり、ワイヤの変形が調整されたボンディングを
行うことができる。
面図を示すボンディングツールユニット２ａは、上述の
実施の形態の第１の変形例である。すなわち、ボンディ
ングツールユニット２ａを構成する振動子３ａと超音波
ホーン４ａの双方の中心軸は、図５（ａ）に示した平面
図の位置で、３度程度傾いて交差している（この交差方
向は図示の方向に限定されない）。これにより、超音波
ホーン４ａの先端部に超音波ホーン４ａの中心軸に直角
方向に設けられているキャピラリ５ａの先端の運動は、
上述の実施の形態の場合と同様に、超音波ホーン４ａが
振動子３ａから伝達された振動を、中心軸方向の運動
と、それと異なる方向の運動を同時に発生させるので、
キャピラリ５ａの先端は超音波ホーン４ａの中心軸方向
の方向に加えて、それと直角な方向へも振動する。それ
によりキャピラリ５ａの先端は、例えば円状に運動する
ことになり、ワイヤの変形が調整されたボンディングを
行うことができる。
【００３７】また、図６（ａ）に振動子の断面図を、
（ｂ）にボンディングツールユニットの平面図を、
（ｃ）にその側面図を示したものは、上述の実施の形態
の第２の変形例である。すなわち、図６（ａ）に振動子
３ｂの断面を示すように振動子３ｂを構成している各Ｐ
ＺＴ素子１８ａ、１８ｂ、１８ｃの各中心軸は振動子３
ｂの中心軸に対して、３度程度傾斜して形成されてい
る。この振動子３ｂを図６（ｂ）に示した平面図の位置
で傾斜しているように振動子３ｂと超音波ホーン４ｂと
を組合せる。したがって、組合された状態では、振動子
３ｂの中心軸と超音波ホーン４ｂの中心軸とが３度程度
傾斜して交差している。これにより、超音波ホーン４ｂ
の先端部に超音波ホーン４ｂの中心軸に直角方向に設け
られているキャピラリ５ｂの先端の運動は、上述の各実
施の形態の場合と同様に、超音波ホーン４ｂが振動子３
ｂから伝達された振動を、中心軸方向の運動と、それと
異なる方向の運動を同時に発生させるので、キャピラリ
５ｂの先端は超音波ホーン４ｂの中心軸方向の方向に加
えて、それと直角な方向へも振動する。それによりキャ
ピラリ５ｂの先端は、例えば円状に運動することにな
り、運動の方向性が解消されて均質なボンディングを行
うことができる。
（ｂ）にボンディングツールユニットの平面図を、
（ｃ）にその側面図を示したものは、上述の実施の形態
の第２の変形例である。すなわち、図６（ａ）に振動子
３ｂの断面を示すように振動子３ｂを構成している各Ｐ
ＺＴ素子１８ａ、１８ｂ、１８ｃの各中心軸は振動子３
ｂの中心軸に対して、３度程度傾斜して形成されてい
る。この振動子３ｂを図６（ｂ）に示した平面図の位置
で傾斜しているように振動子３ｂと超音波ホーン４ｂと
を組合せる。したがって、組合された状態では、振動子
３ｂの中心軸と超音波ホーン４ｂの中心軸とが３度程度
傾斜して交差している。これにより、超音波ホーン４ｂ
の先端部に超音波ホーン４ｂの中心軸に直角方向に設け
られているキャピラリ５ｂの先端の運動は、上述の各実
施の形態の場合と同様に、超音波ホーン４ｂが振動子３
ｂから伝達された振動を、中心軸方向の運動と、それと
異なる方向の運動を同時に発生させるので、キャピラリ
５ｂの先端は超音波ホーン４ｂの中心軸方向の方向に加
えて、それと直角な方向へも振動する。それによりキャ
ピラリ５ｂの先端は、例えば円状に運動することにな
り、運動の方向性が解消されて均質なボンディングを行
うことができる。
【００３８】なお、上述の場合、振動子として図７に振
動子の断面図を示すように、ＰＺＴ素子１８ｄ、１８
ｅ、１８ｆの中心軸と振動子の中心軸とが平行にずれた
ものを用いても同様な効果を得ることができる。
動子の断面図を示すように、ＰＺＴ素子１８ｄ、１８
ｅ、１８ｆの中心軸と振動子の中心軸とが平行にずれた
ものを用いても同様な効果を得ることができる。
【００３９】また、上述の各実施の形態では、振動子と
超音波ホーンの中心軸をずらすか、あるいは、傾けた
が、これらを組合せて、振動子と超音波ホーンの中心軸
をずらして、なおかつ傾けて用いることもできる。その
他様々な形態により、超音波ホーンの中心軸と振動子の
中心軸とを、同一直線上にない状態で取り付れば同様な
効果を得ることができる。
超音波ホーンの中心軸をずらすか、あるいは、傾けた
が、これらを組合せて、振動子と超音波ホーンの中心軸
をずらして、なおかつ傾けて用いることもできる。その
他様々な形態により、超音波ホーンの中心軸と振動子の
中心軸とを、同一直線上にない状態で取り付れば同様な
効果を得ることができる。
【００４０】また、上述の実施の形態では、ワイヤボン
ディング装置を対象として説明したが、例えば、超音波
フリツプチップボンダなど、超音波を用いて半導体チッ
プと電極を接合する他の方式のボンディング装置に適用
することもできる。
ディング装置を対象として説明したが、例えば、超音波
フリツプチップボンダなど、超音波を用いて半導体チッ
プと電極を接合する他の方式のボンディング装置に適用
することもできる。
【００４１】
【発明の効果】本発明によれば、ボンディング装置にお
いて、ボンディングツールが同時に複数の方向に運動す
ることによってボンディング時の方向性がなくなり、被
接続部の電極形状の自由度が増し、かつ、強固な接合を
おこなうことができる。
いて、ボンディングツールが同時に複数の方向に運動す
ることによってボンディング時の方向性がなくなり、被
接続部の電極形状の自由度が増し、かつ、強固な接合を
おこなうことができる。
【図１】ワイヤボンディング装置の模式図。
【図２】（ａ）は、本発明のボンディングツールユニッ
トの平面図、また、（ｂ）はその側面図。
トの平面図、また、（ｂ）はその側面図。
【図３】振動子の構成説明図。
【図４】ボンディング装置の動作を説明するためのブロ
ック図。
ック図。
【図５】（ａ）は、本発明のボンディングツールユニッ
ト変形例の平面図、また、（ｂ）はその側面図。
ト変形例の平面図、また、（ｂ）はその側面図。
【図６】（ａ）は、本発明の振動子の断面図、（ｂ）本
発明の振動子を用いたボンディングツールユニットの平
面図、（ｃ）はその側面図。
発明の振動子を用いたボンディングツールユニットの平
面図、（ｃ）はその側面図。
【図７】本発明の振動子の変形例の断面図。
【図８】ボンディングツールユニットの斜視図。
【図９】ボンディングツールユニットの平面図、また、
（ｂ）はその側面図。
（ｂ）はその側面図。
２ａ、２ｂ、２ｃ…ボンディングツールユニット、３
ａ、３ｂ、３ｃ…振動子、４ａ、４ｂ、４ｃ…超音波ホ
ーン、５ａ、５ｂ、５ｃ…キャピラリ、８…発振器、９
ａ、９ｂ、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ、１８ｅ、
１８ｆ…ＰＺＴ素子
ａ、３ｂ、３ｃ…振動子、４ａ、４ｂ、４ｃ…超音波ホ
ーン、５ａ、５ｂ、５ｃ…キャピラリ、８…発振器、９
ａ、９ｂ、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ、１８ｅ、
１８ｆ…ＰＺＴ素子
Claims (9)
- 【請求項１】 所定の振動方向へ超音波振動を発生する
振動子と、この振動子を保持する超音波ホーンと、この
超音波ホーンにこの超音波ホーンの長手方向と直交する
方向に延設されるボンディングツールとを具備し、 前記振動方向が、前記超音波ホーンの長手方向と前記ボ
ンディングツールの長手方向とがなす面外に向けて設定
可能に設けられることを特徴とするボンディングツール
ユニット。 - 【請求項２】 所定の振動方向へ超音波振動を発生する
振動子と、この振動子を保持する超音波ホーンと、この
超音波ホーンにこの超音波ホーンの長手方向と直交する
方向に延設されるボンディングツールとを具備し、 前記振動子の中心軸が、前記超音波ホーンの長手方向と
前記ボンディングツールの長手方向とがなす面外に設定
可能に設けられることを特徴とするボンディングツール
ユニット。 - 【請求項３】 前記ボンディングツールは、キャピラリ
であることを特徴とする請求項１又は２記載のボンディ
ングツールユニット。 - 【請求項４】 前記振動子の中心軸と前記超音波ホーン
の中心軸とは平行の位置に配置されていることを特徴と
する請求項１記載のボンディングツールユニット。 - 【請求項５】 前記振動子の中心軸と前記超音波ホーン
の中心軸とは交差していることを特徴とする請求項１記
載のボンディングツールユニット。 - 【請求項６】 前記振動子の中心軸と前記超音波ホーン
の中心軸とは、３度程度の交差角で交差していることを
特徴とする請求項１記載のボンディングツールユニッ
ト。 - 【請求項７】 前記振動子は、この振動子の中心軸に対
して構成しているＰＺＴ素子の中心軸が傾斜して形成さ
れていることを特徴とする請求項１記載のボンディング
ツールユニット。 - 【請求項８】 前記振動子は、この振動子の中心軸に対
して構成しているＰＺＴ素子の中心軸が平行にずれて形
成されていることを特徴とする請求項１記載のボンディ
ングツールユニット。 - 【請求項９】 ワイヤを被接合体に対して当接させて前
記ワイヤに超音波振動を印加させることによって前記ワ
イヤを前記被接合体に接合させるワイヤボンディング装
置であって、請求項１乃至８いずれかに記載のボンデイ
ングツールユニットを具備することを特徴とするワイヤ
ボンディング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29040899A JP2001110842A (ja) | 1999-10-13 | 1999-10-13 | ボンディングツールユニットとワイヤボンディング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29040899A JP2001110842A (ja) | 1999-10-13 | 1999-10-13 | ボンディングツールユニットとワイヤボンディング装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001110842A true JP2001110842A (ja) | 2001-04-20 |
Family
ID=17755641
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29040899A Pending JP2001110842A (ja) | 1999-10-13 | 1999-10-13 | ボンディングツールユニットとワイヤボンディング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001110842A (ja) |
-
1999
- 1999-10-13 JP JP29040899A patent/JP2001110842A/ja active Pending
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