JP2003152012A - ワイヤボンデイング装置 - Google Patents

ワイヤボンデイング装置

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JP2003152012A JP2001345765A JP2001345765A JP2003152012A JP 2003152012 A JP2003152012 A JP 2003152012A JP 2001345765 A JP2001345765 A JP 2001345765A JP 2001345765 A JP2001345765 A JP 2001345765A JP 2003152012 A JP2003152012 A JP 2003152012A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】慣性モーメント及び衝撃荷重の大幅な低減が図
れ、ボンディング動作の高速化及び超音波ホーンの上下
駆動の容易化等を一層向上させるとができる。 【解決手段】ホーン本体３には、キャピラリ２の取付け
部近傍からフランジ部５に至る部分の断面が十字形状に
形成されている。即ち、ホーン本体３は、軸心１０を中
心として左右対称で、かつ軸心１０より上下及び左右に
突起部１１、１２及び１３、１４を有するように、溝１
５、１６、１７、１８が軸心１０に沿って形成されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はワイヤボンデイング
装置に係り、特にワイヤが挿通されるキャピラリを一方
端に取付けたホーン本体と、このホーン本体に取付けた
振動子とを具備する超音波ホーンに関する。
【０００２】
【従来の技術】図７に示すように、ワイヤボンデイング
装置の超音波ホーン１は、図示しないワイヤが挿通され
るキャピラリ２を一方端に取付けたホーン本体３と、こ
のホーン本体３の他方端にねじ結合された振動子４とか
らなっている。ホーン本体３の後端側には、図示しない
ボンディングアームに固定されるフランジ部５が形成さ
れている。振動子４は、ホーン本体３の後端部にねじ結
合される振動発生源取付け軸６と、この振動発生源取付
け軸６に嵌挿された絶縁パイプ７と、ドウナツ形の電歪
素子又は磁歪素子を絶縁パイプ７に嵌挿して数枚積層し
た振動発生源８と、振動発生源取付け軸６にねじ結合し
て振動発生源８を締め付けるナット９とからなってい
る。なお、この種の超音波ホーン１を備えたワイヤボン
ディング装置として、例えば特許第３１２８７１５号が
挙げられる。
【０００３】そこで、振動発生源８の振動が超音波ホー
ン１全体に伝わって超音波ホーン１の中で定在波の振動
を作り、キャピラリ２に必要なエネルギーを供給する。
無負荷の状態（ワイヤボンデイングしていない状態）で
は、エネルギーは安定した状態で蓄えられており、精巧
に作られた超音波ホーン１ではフランジ部５に節ができ
るような寸法になっているので、超音波ホーン１を図示
しないボンディングアームに取付けた状態でもフランジ
部５の運動は小さく損失が少ない。この無負荷の状態で
は、超音波ホーン１は音叉のように動作する。振動発生
源８は、通常定電流駆動などにより振幅が規定の値にな
るように駆動されている。キャピラリ２を通してワイヤ
ボンデイングのためにエネルギーが使われると、電流を
加えて均衡に必要なエネルギーを振動発生源８に送り込
む。このようにして超音波を利用したワイヤボンデイン
グが行なわれる。
【０００４】一般に、超音波ホーン１は鉄鋼材料によっ
て形成されている。このため、慣性モーメントが大き
く、ボンディング動作が高速化されてくると、キャピラ
リ２がペレットやリードの被ボンディング部材に当接し
た時の衝撃荷重が大きくなり、被ボンディング部材を破
損させる恐れがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来、慣性モーメント
を小さくでき、被ボンディング部材に対する衝撃荷重の
軽減を図ったワイヤボンディング装置として、例えば特
開平８２４１９０８号公報が挙げられる。このワイヤボ
ンディング装置は、超音波ホーンの回転軸の軸心と超音
波ホーンの長さ方向中心軸との軸間距離を近接させるこ
とにより、慣性モーメントを小さくしている。また超音
波ホーンを支持する支持部材を軽金属材料によって形成
することにより、回転軸の駆動源として小さい出力のモ
ータで駆動できるようにしている。しかし、かかる手段
によっても、慣性モーメント及び衝撃荷重の軽減には限
度があった。
【０００６】本発明の課題は、慣性モーメント及び衝撃
荷重の大幅な低減が図れ、ボンディング動作の高速化及
び超音波ホーンの上下駆動の容易化等を一層向上させる
とができるワイヤボンデイング装置を提供することにあ
る。この課題を解決する手段の特性は、軽荷重により小
ボールを形成するファインピッチボンデイングにおいて
安定した好ましい結果をもたらす。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の請求項１の手段は、ワイヤが挿通されるキャ
ピラリを一方端に取付けたホーン本体と、このホーン本
体に取付けた振動子とを具備する超音波ホーンを備えた
ワイヤボンデイング装置において、前記ホーン本体は、
該ホーン本体の軸心に沿って２個以上の溝が形成された
形状であることを特徴とする。
【０００８】上記課題を解決するための本発明の請求項
２の手段は、請求項１の手段の手段において、前記溝部
分の断面形状は、左右対称又は上下対称若しくは左右及
び上下対称であることを特徴とする。
【０００９】上記課題を解決するための本発明の請求項
３の手段は、請求項１の手段の手段において、前記溝部
分の断面は、十字形状、Ｘ字形状、Ｙ字形状、Ｈ字形状
であることを特徴とする。
【００１０】上記課題を解決するための本発明の請求項
４の手段は、請求項１の手段の手段において、前記溝部
分は、振動節に当たる部分から振動節に当たる部分に設
けられていることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施の形態
を図１により説明する。なお、図７と同じ又は相当部材
には同一符号を付し、その説明は省略する。ホーン本体
３には、キャピラリ２の取付け部近傍からフランジ部５
に至る部分の断面が十字形状に形成されている。即ち、
ホーン本体３は、軸心１０を中心として左右対称で、か
つ軸心１０より上下及び左右に突起部１１、１２及び１
３、１４を有するように、溝１５、１６、１７、１８が
軸心１０に沿って形成されている。なお、溝１５、１
６、１７、１８は、超音波ホーン１のキャピラリ２側の
振動節２０からフランジ部５の振動節２１まで形成され
ている。
【００１２】このように、ホーン本体３は溝１５、１
６、１７、１８が形成されて軽量化されているので、慣
性モーメントが著しく低減し、衝撃荷重の大幅な軽減が
図れると共に、ボンディング動作の高速化が図れる。ま
た超音波ホーン１が軽量化されることにより、超音波ホ
ーン１を上下駆動させるモータのトルクの低減が図れ、
上下方向の動作の安定度が向上し、ボンダビリティが安
定する。また左右の突起部１３、１４により剛性が確保
され、上下の突起部１１、１２によりホーン本体３に加
わる衝撃にも充分に耐えられる。即ち、超音波ホーン１
は、剛性を維持しながら大幅な軽量化が図れる。またキ
ャピラリ２側の振動節２０から溝１５、１６、１７、１
８を形成することにより、超音波振動伝達時における振
動節２０の位置が安定し、ボンダビリティが安定する。
【００１３】本発明の第２の実施の形態を図２に示す。
なお、前記実施の形態と同じ又は相当部分には同一符号
を付し、その説明は省略する。前記実施の形態は、溝１
５、１６、１７、１８をホーン本体３のほぼ全体、即ち
キャピラリ２側の振動節２０からフランジ部５の振動節
２１まで形成した。本実施の形態は、キャピラリ２側の
振動節２０からフランジ部５の振動節２１に至る途中の
振動節２２までに形成した。このように形成しても前記
実施の形態と同様の効果が得られる。またキャピラリ２
側の振動節２０から振動節２２までに溝１５、１６、１
７、１８を形成することにより、超音波振動伝達時にお
ける振動節２０の位置が安定し、ボンダビリティが安定
する。
【００１４】本発明の第３の実施の形態を図３に示す。
本実施の形態は、前記実施の形態の変形例である。図３
（ａ）は、上下の突起部１１、１２が左右の突起部１
３、１４より幅広となっている。図３（ｂ）は、左右の
突起部１３、１４が上下の突起部１１、１２より幅広と
なっている。図３（ｃ）は、溝１５、１６、１７、１８
が円弧状となっている。図３（ｄ）は、溝１５、１６、
１７、１８を上下左右に形成し、突起部１１、１２、１
３、１４をＸ字形状に形成したものである。このよう
に、十字形状の変形形状又はＸ字形状でも前記実施の形
態と同様の効果が得られる。
【００１５】本発明の第４、第５及び第６の実施の形態
を図４、図５及び図６に示す。これらの実施の形態は、
溝の数が異なる場合を示す。前記各実施の形態は、４個
の溝１５、１６、１７、１８を形成し、４個の突起部１
１、１２及び１３、１４が十字形状又は十字類似形状よ
りなっている。図４の第４の実施の形態は、２個の溝３
０、３１又は３２、３３が形成されている。図５の第５
の実施の形態は、３個の溝５０、５１、５２又は５３、
５４、５５が形成されている。図６の第６の実施の形態
は、５個以上の溝の一例で、８個の溝７０〜７７又は８
０〜８７が形成されている。以下、これらの実施の形態
について説明する。
【００１６】図４の第４の実施の形態は、ホーン本体３
の左右側面に円弧状の溝３０、３１又は角状の溝３２、
３３を形成し、上下に突起部４０、４１又は４２、４３
が設けられている。従って、本実施の形態においてもホ
ーン本体３は左右対称となっている。本実施の形態も前
記実施の形態と同様に、溝３０、３１又は３２、３３に
よってホーン本体３の軽量化が図れる。また剛性及び耐
久性についても、軸心１０より垂直に伸びた垂直部４４
又は４５と上下の突起部４０、４１又は４２、４３によ
って維持され、前記各実施の形態と同様の効果が得られ
る。
【００１７】図５の第５の実施の形態は、Ｙ字形状の３
個の突起部６０、６１、６２又は逆Ｙ字形状の３個の突
起部６３、６４、６５よりなっており、３個の突起部６
０、６１、６２又は６３、６４、６５の内、１つの突起
部６０又は６３は、軸心１０より下方又は上方に伸びて
いる。また突起部６１、６２又は６４、６５は、水平よ
りほぼ４５度の角度で上方又は下方に伸びている。即
ち、図５（ａ）の場合には、上方の溝５０と左右の溝５
１、５２によって突起部６０、６１、６２が形成され、
図５（ｂ）の場合には、下方の溝５３と突起部１３、１
４の溝５４、５５によって突起部６３、６４、６５が形
成されている。従って、本実施の形態においてもホーン
本体３は左右対称となっている。
【００１８】本実施の形態も前記実施の形態と同様に、
溝５０、５１、５２又は５３、５４、５５によってホー
ン本体３の軽量化が図れる。また剛性及び耐久性につい
ても、垂直の突起部６０又は６３と、斜め方向に伸びた
Ｖ字状又は逆Ｖ字状の突起部６１、６２又は６４、６５
によって維持され、前記各実施の形態と同様の効果が得
られる。
【００１９】図６の第６の実施の形態は、８個の円弧状
の溝７０〜７７又は三角状の溝８０〜８７を形成してい
る。従って、本実施の形態においてもホーン本体３は左
右対称となっている。本実施の形態は溝の数が多いの
で、ホーン本体３の軽量化の点については前記実施の形
態ほどではないが、軽量化が図れる。また剛性及び耐久
性については充分に得られる。
【００２０】また溝部分の断面形状は、左右及び上下対
称形状が最も好ましいが、左右のみ対称形状であって
も、上下のみ対称形状であってもよい。また少なくとも
１個の突起部は、軸心１０より上方又は下方に伸びてい
る方が剛性及び耐久性の点で好ましい。また溝の数は特
に限定されるものではないが、溝が多くなればなるほど
軽量化については好ましくなく、２乃至６個が最も好ま
しい。
【００２１】
【発明の効果】本発明は、ワイヤが挿通されるキャピラ
リを一方端に取付けたホーン本体と、このホーン本体に
取付けた振動子とを具備する超音波ホーンを備えたワイ
ヤボンデイング装置において、前記ホーン本体は、該ホ
ーン本体の軸心に沿って２個以上の溝が形成された形状
であるので、慣性モーメント及び衝撃荷重の大幅な低減
が図れ、ボンディング動作の高速化及び超音波ホーンの
上下駆動の容易化等を一層向上させるとができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明になるワイヤボンデイング装置の超音波
ホーン部分の第１の実施の形態を示し、（ａ）は側面
図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は振動節の説明図、（ｄ）
は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図２】本発明になるワイヤボンデイング装置の超音波
ホーン部分の第２の実施の形態を示し、（ａ）は側面
図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は振動節の説明図、（ｄ）
は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】本発明になるワイヤボンデイング装置の超音波
ホーン部分の第３の実施の形態を示し、図１（ｄ）と同
様の断面図である。
【図４】本発明になるワイヤボンデイング装置の超音波
ホーン部分の第４の実施の形態を示し、図１（ｄ）と同
様の断面図である。
【図５】本発明になるワイヤボンデイング装置の超音波
ホーン部分の第５の実施の形態を示し、図１（ｄ）と同
様の断面図である。
【図６】本発明になるワイヤボンデイング装置の超音波
ホーン部分の第６の実施の形態を示し、図１（ｄ）と同
様の断面図である。
【図７】従来のワイヤボンデイング装置の超音波ホーン
部分の１例を示し、（ａ）は一部断面側面図、（ｂ）は
正面図である。
【符号の説明】
１ 超音波ホーン ２ キャピラリ ３ ホーン本体 ４ 振動子 ５ フランジ部 １０ 軸心 １１〜１４、４０〜４３、６０〜６５ 突起部 １５〜１８、３０〜３３、５０〜５５、７０〜７７、８
０〜８７ 溝

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ワイヤが挿通されるキャピラリを一方端
    に取付けたホーン本体と、このホーン本体に取付けた振
    動子とを具備する超音波ホーンを備えたワイヤボンデイ
    ング装置において、前記ホーン本体は、該ホーン本体の
    軸心に沿って２個以上の溝が形成された形状であること
    を特徴とするワイヤボンデイング装置。
  2. 【請求項２】 前記溝部分の断面形状は、左右対称又は
    上下対称若しくは左右及び上下対称であることを特徴と
    する請求項１記載のワイヤボンデイング装置。
  3. 【請求項３】 前記溝部分の断面は、十字形状、Ｘ字形
    状、Ｙ字形状、Ｈ字形状であることを特徴とする請求項
    １記載のワイヤボンデイング装置。
  4. 【請求項４】 前記溝部分は、振動節に当たる部分から
    振動節に当たる部分に設けられていることを特徴とする
    請求項１記載のワイヤボンデイング装置。
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