JP2005175201A - Ultrasonic bonding apparatus, multi-frequency ultrasonic wave generator therefor, and multi-frequency ultrasonic wave generating method - Google Patents

Ultrasonic bonding apparatus, multi-frequency ultrasonic wave generator therefor, and multi-frequency ultrasonic wave generating method Download PDF

Info

Publication number
JP2005175201A
JP2005175201A JP2003413142A JP2003413142A JP2005175201A JP 2005175201 A JP2005175201 A JP 2005175201A JP 2003413142 A JP2003413142 A JP 2003413142A JP 2003413142 A JP2003413142 A JP 2003413142A JP 2005175201 A JP2005175201 A JP 2005175201A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ultrasonic
frequency
bonding
resonance
inductance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2003413142A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3774716B2 (en
Inventor
Takeshi Takemoto
剛 竹本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kaijo Corp
Original Assignee
Kaijo Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kaijo Corp filed Critical Kaijo Corp
Priority to JP2003413142A priority Critical patent/JP3774716B2/en
Publication of JP2005175201A publication Critical patent/JP2005175201A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3774716B2 publication Critical patent/JP3774716B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies
    • H01L24/78—Apparatus for connecting with wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/45099—Material
    • H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/45144—Gold (Au) as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/78—Apparatus for connecting with wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/78—Apparatus for connecting with wire connectors
    • H01L2224/7825—Means for applying energy, e.g. heating means
    • H01L2224/783—Means for applying energy, e.g. heating means by means of pressure
    • H01L2224/78301—Capillary
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00014—Technical content checked by a classifier the subject-matter covered by the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group, being disclosed without further technical details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01005—Boron [B]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01006—Carbon [C]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01033—Arsenic [As]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01079—Gold [Au]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01082—Lead [Pb]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/19—Details of hybrid assemblies other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/1901—Structure
    • H01L2924/1904—Component type
    • H01L2924/19041—Component type being a capacitor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/30—Technical effects
    • H01L2924/301—Electrical effects
    • H01L2924/30107—Inductance
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/30—Technical effects
    • H01L2924/301—Electrical effects
    • H01L2924/3011—Impedance

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ultrasonic bonding apparatus capable of easily supplying ultrasonic vibration effective in bonding according to the state of the object to be bonded, a multi-frequency ultrasonic wave generator for use in that apparatus, and a multi-frequency ultrasonic wave generating method for that generator. <P>SOLUTION: In this ultrasonic bonding apparatus; an ultrasonic vibrator 13 is installed on an ultrasonic horn 11 provided with a capillary 12, an ultrasonic voltage is applied to the ultrasonic vibrator 13 from an ultrasonic oscillator 15, and the ultrasonic voltage from the ultrasonic oscillator 15 is applied to the ultrasonic vibrator 13 through an inductance component 16. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、半導体装置等の組み立て工程で使用される超音波ボンディング装置、その装置に使用される超音波発生器であり、ボンディング対象に応じてボンディングに有効な共振周波数を発生することができる多周波超音波発生器、及びその多周波超音波発生方法に関するものである。   The present invention is an ultrasonic bonding apparatus used in an assembly process of a semiconductor device or the like, and an ultrasonic generator used in the apparatus, and can generate a resonance frequency effective for bonding depending on a bonding target. The present invention relates to a high-frequency ultrasonic generator and a multi-frequency ultrasonic generation method thereof.

図８は、従来の超音波ボンディング装置の概略図であり、超音波ホーン１の先端にはキャピラリ２が設けられ、超音波振動子１ａが超音波ホーン１に組み込まれ、超音波ホーン１は取付フランジ４で装置に固定され、超音波振動子１ａの共振周波数に合わせて超音波発振器３からの超音波電圧が超音波振動子１ａに印加されて振動し、超音波ホーン１を通して増幅されてキャピラリ２に超音波振動が伝達され、ボンディングが行われている。図９では超音波振動子固有の共振周波数による共振点に加えて一定の間隔で共振点が存在する。これらの共振周波数は機械的な共振によるものである。なお、図９は超音波振動子のインピーダンス特性を示す図であり、横軸が周波数を示し、縦軸がインピーダンス値を示している。   FIG. 8 is a schematic view of a conventional ultrasonic bonding apparatus. A capillary 2 is provided at the tip of the ultrasonic horn 1, an ultrasonic transducer 1a is incorporated in the ultrasonic horn 1, and the ultrasonic horn 1 is attached. An ultrasonic voltage from the ultrasonic oscillator 3 is applied to the ultrasonic vibrator 1a in accordance with the resonance frequency of the ultrasonic vibrator 1a and is vibrated by being amplified by the ultrasonic horn 1 to be capillary. Ultrasonic vibration is transmitted to 2 and bonding is performed. In FIG. 9, there are resonance points at regular intervals in addition to the resonance points due to the resonance frequency unique to the ultrasonic transducer. These resonance frequencies are due to mechanical resonance. FIG. 9 is a diagram illustrating impedance characteristics of the ultrasonic transducer, where the horizontal axis indicates the frequency and the vertical axis indicates the impedance value.

一方、半導体装置は高集積化に伴うリードの微細化が顕著であり、ボンディング工程における超音波ボンディング装置によるリードとワイヤとの接合に際し、リードの位置条件等によってはリードが共振状態となってリードとワイヤとの接合強度が十分に確保できないことがあった。このような状態では半導体装置の樹脂封止工程において、ワイヤ剥がれ或いは断線等の接触不良によるボンディング不良が発生するおそれがあった。   On the other hand, the miniaturization of the lead due to high integration is remarkable in the semiconductor device. When the lead and the wire are bonded by the ultrasonic bonding apparatus in the bonding process, the lead becomes a resonance state depending on the position condition of the lead. In some cases, sufficient bonding strength between the wire and the wire could not be secured. In such a state, in the resin sealing process of the semiconductor device, there is a possibility that bonding failure due to contact failure such as wire peeling or disconnection may occur.

従来の超音波ボンディング装置では、リードの位置条件によりリードに加えられる超音波振動が共振範囲になる場合、超音波振動子に加えられる発振周波数を変更したり、或いは出力を増大させることによりリードの共振を防止するものがあった。図１０の超音波ボンディング装置は超音波ホーン１の先端にキャピラリ２が設けられ、超音波発振器（６０ＫHz）３或いは超音波発振器（１００ＫHz）４の発振周波数がスイッチ機構５を経て超音波ホーン１からキャピラリ２へと伝えるように構成され、スイッチ機構５は制御部６により制御されている。制御部６はキャピラリ２がボンディング対象に接触した時点のインピーダンスを監視し、ボンディング対象を判別してスイッチ機構５の切り替え制御を行っている。このように超音波振動子に加えられる周波数を切り替えている。この超音波ボンディング装置は、超音波振動子の機械的な共振周波数による超音波振動を利用するものである。（例えば、特許文献１参照）   In the conventional ultrasonic bonding apparatus, when the ultrasonic vibration applied to the lead falls within the resonance range due to the position condition of the lead, the oscillation frequency applied to the ultrasonic transducer is changed or the output is increased by increasing the output. There was something that prevented resonance. The ultrasonic bonding apparatus of FIG. 10 is provided with a capillary 2 at the tip of the ultrasonic horn 1, and the oscillation frequency of the ultrasonic oscillator (60 KHz) 3 or the ultrasonic oscillator (100 KHz) 4 passes from the ultrasonic horn 1 via the switch mechanism 5. The switch mechanism 5 is controlled by the control unit 6 so as to transmit to the capillary 2. The control unit 6 monitors the impedance when the capillary 2 comes into contact with the bonding target, determines the bonding target, and controls the switching of the switch mechanism 5. In this way, the frequency applied to the ultrasonic transducer is switched. This ultrasonic bonding apparatus utilizes ultrasonic vibration caused by a mechanical resonance frequency of an ultrasonic vibrator. (For example, see Patent Document 1)

また、図１１の超音波ボンディング装置は、超音波トランスジューサ（超音波振動子を組み込んだ超音波ホーン）１と多周波超音波発生器（超音波周波Ｆ１〜Ｆ３）７と制御装置８とで構成され、制御装置８によりボンディングに必要な周波数Ｆｘを多周波超音波発生器７から選択して超音波発振子１ａに印加するようにしたものである。多周波超音波発生器からの周波数Ｆ１〜Ｆ３の選択又はそれらの組み合わせによる発振周波数を超音波振動子に加えるものであり、上記従来例と同様に超音波振動子の機械的な共振周波数による超音波振動を利用するものである。（例えば、特許文献２参照） 11 includes an ultrasonic transducer (ultrasonic horn incorporating an ultrasonic transducer) 1, a multi-frequency ultrasonic generator (ultrasonic frequencies F 1 to F 3 ) 7, a control device 8, and the like. The frequency Fx necessary for bonding is selected from the multi-frequency ultrasonic generator 7 by the control device 8 and applied to the ultrasonic oscillator 1a. An oscillation frequency based on the selection of the frequencies F 1 to F 3 from the multi-frequency ultrasonic generator or a combination thereof is added to the ultrasonic transducer, and the mechanical resonance frequency of the ultrasonic transducer is the same as the conventional example. The ultrasonic vibration by is used. (For example, see Patent Document 2)

特許第２５５５１２０号公報（明細書３頁左欄上から３３行から同頁右欄上から１１行、図面第１図）Japanese Patent No. 2555120 (Specification, page 3, left column, line 33 to line 11, right column, line 11; drawing 1) 特開平９−３３０９５８号公報（明細書段落〔００２１〕〔００２２〕、図面図９，図１０）JP-A-9-330958 (paragraphs [0021] [0022], drawings FIG. 9 and FIG. 10)

従来例の超音波ボンディング装置（特許文献１，２）は、超音波振動子の固有の共振点を利用するものであり、ボンデング対象に応じて最適な固有の共振周波数を有するものを使用しており、超音波振動子は、半波長共振の正数倍に機械的共振点が存在する性質を持っているが、圧電素子挿入位置や装置に取り付けるための取付フランジなどの関係上、一個の超音波振動子でボンディングに必要な振幅が得られるだけの効率の良い共振点が複数存在することは少なく、複数の共振点を必要とする場合、異なった共振点を有する超音波振動子を多数準備する必要があり、極めて高価なものとなる欠点があった。   Conventional ultrasonic bonding apparatuses (Patent Documents 1 and 2) use an inherent resonance point of an ultrasonic transducer, and use an apparatus having an optimal resonance frequency according to a bonding target. The ultrasonic transducer has the property that a mechanical resonance point exists at a positive multiple of half-wave resonance. However, due to the relationship between the piezoelectric element insertion position and the mounting flange for mounting on the device, one ultrasonic transducer is required. There are few efficient resonance points that can obtain the amplitude required for bonding with an ultrasonic transducer. When multiple resonance points are required, many ultrasonic transducers with different resonance points are prepared. There was a disadvantage that it was necessary to do so and was extremely expensive.

また、近年では、半導体装置のチップサイズが極めて微細化してリードはファインピッチとなっており、このようなチップのボンディングには１４０ＫHz など高周波が有効であり、ベースに仮り付け状態のチップでは６０ＫHz のような低周波が適し、５０μｍ以上の金線をボンディングする場合においても低周波が適している。さらに、低温ボンディングや常温ボンディングの場合は高い周波数が有効であり、フリップチップボンダーでは大きなチップには４０ＫHzの超音波振動を使用し、小さなチップには６０ＫHzを使用している。   In recent years, the chip size of semiconductor devices has become extremely fine and leads have become fine pitches. High frequency such as 140 KHz is effective for bonding such chips, and 60 KHz for a chip temporarily attached to the base. Such a low frequency is suitable, and the low frequency is also suitable when bonding a gold wire of 50 μm or more. Further, a high frequency is effective for low-temperature bonding and room-temperature bonding, and the flip chip bonder uses 40 KHz ultrasonic vibration for a large chip and 60 KHz for a small chip.

このようにボンディング対象が変わった場合、最適な周波数に合わせて設計された超音波振動子と発振器とを交換する必要があり、作業工程の途中でこのような交換作業を行うことは稼働率が低下して生産性を劣化させる欠点があった。また、同一のボンディング対象であったとしてもボンディング位置によってボンディング状態が異なることがあり、このようなボンディングを同一周波数で行った場合、製品の信頼性が著しく低下することになる。   When the bonding target changes in this way, it is necessary to replace the ultrasonic transducer and the oscillator designed for the optimum frequency, and performing such replacement work in the middle of the work process has a high operating rate. There was a drawback that the productivity was lowered by lowering. Further, even if the same bonding target is used, the bonding state may differ depending on the bonding position. When such bonding is performed at the same frequency, the reliability of the product is significantly lowered.

一方、複数の共振点を発生させるには、多周波超音波ボンディング装置が必要となるが、一個の超音波振動子により多数の共振点を有するような振動子を設計することは困難である。即ち、超音波振動子は、図８に示したように、超音波振動子の固有の機械的共振周波数の半波長共振の整数倍に共振点が多数有するが、圧電素子挿入位置や超音波ホーンを装置に組み込むための取付フランジの位置等の関係上、ボンディングに必要な振幅を得られるだけの効率の良い共振点が複数存在することは少ない。そこで超音波振動子或いは超音波発振器を交換することなく、異なったボンディング対象に応じてボンディングに有効な共振周波数を発生させる必要があった。また、従来、超音波振動子の出来具合や装置への取付け状態などにより最適な機械的共振点からずれることがあり、装置間での振動状態の差が大きくなる欠点があり、このような問題点に対し改善の余地があった。   On the other hand, in order to generate a plurality of resonance points, a multi-frequency ultrasonic bonding apparatus is required, but it is difficult to design a vibrator having a large number of resonance points with one ultrasonic vibrator. That is, as shown in FIG. 8, the ultrasonic vibrator has a large number of resonance points at an integral multiple of the half-wave resonance of the inherent mechanical resonance frequency of the ultrasonic vibrator. In view of the position of the mounting flange for incorporating the device into the apparatus, there are few resonance points that are efficient enough to obtain the amplitude required for bonding. Therefore, it is necessary to generate an effective resonance frequency for bonding according to different bonding objects without replacing the ultrasonic vibrator or the ultrasonic oscillator. In addition, there is a drawback that the difference in the vibration state between the devices becomes large, which may deviate from the optimum mechanical resonance point depending on the condition of the ultrasonic vibrator and the state of attachment to the device. There was room for improvement.

本発明は、上記課題に鑑みなてされたものであって、ボンディング対象の状態に応じてボンディングに有効な超音波振動を容易に供給し得る超音波ボンディング装置、その装置に使用する多周波超音波発生器、その多周波超音波発生方法を提供するものである。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an ultrasonic bonding apparatus that can easily supply ultrasonic vibration effective for bonding according to the state of a bonding target, and a multi-frequency ultrasonic wave used in the apparatus. A sound wave generator and a multi-frequency ultrasonic wave generation method thereof are provided.

本発明は上記課題を解消したものであって、請求項１の発明は、キャピラリを設けた超音波ホーンに超音波振動子が設けられ、超音波発振器から該超音波振動子に超音波電圧を加える超音波ボンディング装置において、前記超音波発振器からの超音波電圧がインダクタンス成分を通して印加される前記超音波振動子を有することを特徴とする超音波ボンディング装置である。なお、インダクタンス成分はコイルに代表されるが、コイルに限定することなく、コイルとコンデンサとの組み合わせであってもよい。   The present invention solves the above problems, and the invention of claim 1 is directed to an ultrasonic horn provided with a capillary and provided with an ultrasonic vibrator, and an ultrasonic voltage is applied to the ultrasonic vibrator from the ultrasonic oscillator. In the ultrasonic bonding apparatus to be applied, the ultrasonic bonding apparatus includes the ultrasonic vibrator to which an ultrasonic voltage from the ultrasonic oscillator is applied through an inductance component. The inductance component is represented by a coil, but is not limited to a coil, and may be a combination of a coil and a capacitor.

また、請求項２の発明は、前記インダクタンス成分として作用する機能部品が前記超音波振動子に直列接続され、該インダクタンス成分のインダクタンス値を調整可能としたことを特徴とする請求項１に記載の超音波ボンディング装置であり、機能部品とは、コイルのみ、直列接続されたコイル、或いはコイルとコンデンサとの組み合わせ等である。また、インダクタンス値は、インダクタンス成分を制御部からの制御信号に基づいて、調整することができるし、また制御部は記憶部を備え、この記憶部にボンディング対象のボンディング条件を記憶させることができる。   The invention of claim 2 is characterized in that the functional component acting as the inductance component is connected in series to the ultrasonic transducer, and the inductance value of the inductance component can be adjusted. In the ultrasonic bonding apparatus, the functional component is only a coil, a coil connected in series, or a combination of a coil and a capacitor. Further, the inductance value can be adjusted based on a control signal from the control unit, and the control unit includes a storage unit, and the storage unit can store bonding conditions for bonding. .

また、請求項３の発明は、超音波発振器の一電極がインダクタンス成分として作用する機能部品の一端に接続され、該機能部品の他端が超音波振動子の一電極に接続され、該超音波振動子の他電極が前記超音波発振器の他電極に接続され、前記超音波発振器からの超音波電圧を前記機能部品を通して該超音波振動子に加えるようにしたことを特徴とする超音波ボンディング装置の多周波超音波発生器である。なお、超音波振動子は一個の固有の共振点を有するものであってもよいし、二個以上の共振点を有するものであってもよい。また、機能部品とは、上記で説明したように、コイルのみ、或いはコイルを直列接続したもの、コイルとコンデンサとの組み合わせ等である。   According to a third aspect of the present invention, one electrode of an ultrasonic oscillator is connected to one end of a functional component that acts as an inductance component, and the other end of the functional component is connected to one electrode of an ultrasonic transducer. An ultrasonic bonding apparatus characterized in that the other electrode of the vibrator is connected to the other electrode of the ultrasonic oscillator, and an ultrasonic voltage from the ultrasonic oscillator is applied to the ultrasonic vibrator through the functional component. Is a multi-frequency ultrasonic generator. The ultrasonic transducer may have one unique resonance point, or may have two or more resonance points. Further, as described above, the functional component is only a coil, a series connection of coils, a combination of a coil and a capacitor, or the like.

また、請求項４の発明は、前記機能部品のインダクタンス値を調整可能としたことを特徴とする請求項３に記載の超音波ボンディング装置の多周波超音波発生器である。インダクタンス値の調整は、コイルの磁芯の調整によるインダクタンス値の調整、或いはコイルとコンデンサとの組み合わせの場合、コンデンサの容量の調整が含まれる。さらには、スイッチ等によるインダクタンス値の選択による共振周波数の調整を含むものである。   According to a fourth aspect of the invention, there is provided the multi-frequency ultrasonic generator of the ultrasonic bonding apparatus according to the third aspect, wherein the inductance value of the functional component can be adjusted. Adjustment of the inductance value includes adjustment of the inductance value by adjusting the magnetic core of the coil, or adjustment of the capacitance of the capacitor in the case of a combination of a coil and a capacitor. Furthermore, the resonance frequency is adjusted by selecting an inductance value using a switch or the like.

また、請求項５の発明は、超音波振動子にインダクタンス成分を通して超音波電圧を印加し、該超音波振動子の固有の共振周波数とは異なる周波数の電気的共振周波数を該超音波振動子に発生させることを特徴とする多周波超音波発生方法であり、ボンディングに必要な振幅が得られる共振周波数は、インダクタンス成分のインダクタンス値を調整することで得られる。   Further, the invention of claim 5 applies an ultrasonic voltage through an inductance component to the ultrasonic vibrator, and causes the ultrasonic vibrator to have an electrical resonance frequency different from the inherent resonance frequency of the ultrasonic vibrator. This is a multi-frequency ultrasonic wave generation method characterized by generating, and a resonance frequency at which an amplitude necessary for bonding is obtained can be obtained by adjusting an inductance value of an inductance component.

請求項１の発明では、キャピラリを設けた超音波ホーンに超音波振動子が設けられ、超音波発振器から該超音波振動子に超音波電圧を加える超音波ボンディング装置において、前記超音波発振器からの超音波電圧がインダクタンス成分を通して印加される前記超音波振動子を有することを特徴とする超音波ボンディング装置であるので、超音波振動子の機械的な共振周波数のみに依存することなく、超音波振動子に直列に接続したインダクタンス成分のインダクタンス値によって、最適な共振周波数を超音波振動子に印加して得られる超音波振動をボンディング対象に加えることができるようにしたものであり、複数の超音波振動子を用意して、最適な超音波振動となる超音波振動子を交換しながら使用する必要がなく、しかも一個の超音波振動子により比較的自由に周波数を設定して超音波振動を発生させることができ、様々なボンディング対象に対応することができる利点がある。また、超音波振動子は複数の効率の良い機械的共振点を形状するのが困難であるが、本発明によれば、多周波超音波ボンディング装置を容易に実現できるので、安価なものとなる利点がある。   In the invention of claim 1, in an ultrasonic bonding apparatus in which an ultrasonic vibrator is provided in an ultrasonic horn provided with a capillary, and an ultrasonic voltage is applied to the ultrasonic vibrator from the ultrasonic oscillator, Since the ultrasonic bonding apparatus has the ultrasonic vibrator to which an ultrasonic voltage is applied through an inductance component, the ultrasonic vibration does not depend on only the mechanical resonance frequency of the ultrasonic vibrator. The ultrasonic vibration obtained by applying the optimum resonance frequency to the ultrasonic transducer can be applied to the bonding object by the inductance value of the inductance component connected in series with the element. There is no need to use a vibrator to replace the ultrasonic vibrator that provides the best ultrasonic vibration. Relatively freely can generate ultrasonic vibrations to set the frequency by Doko, there is an advantage that can accommodate a variety of bonding target. In addition, although it is difficult to form a plurality of efficient mechanical resonance points with an ultrasonic transducer, according to the present invention, a multi-frequency ultrasonic bonding apparatus can be easily realized, so that it is inexpensive. There are advantages.

また、請求項２の発明では、前記インダクタンス成分として作用する機能部品が前記超音波振動子に直列接続され、該インダクタンス成分のインダクタンス値を調整可能としたことを特徴とする請求項１に記載の超音波ボンディング装置であるので、インダクタンス成分のインダクタンス値を調整することによって、超音波周波数帯の低域から高域の範囲を移動させて、超音波振動子固有の共振点以外のボンディングに有効な共振周波数を得ることができ、様々なボンディング条件に容易に対応することができる。また、複数の超音波振動子を用意して、最適な超音波振動となる超音波振動子を交換しながら使用する必要がなく、稼働率が向上し生産性を高めることができる利点がある。しかも一個の超音波振動子を用いて複数の超音波振動を発生させることができるので、安価な超音波ボンディング装置を提供できる利点がある。なお、インダクタンス成分のインダクタンス値の調整は、制御部からの電気信号により行うことができ、超音波振動子に加えられる共振周波数の周波数を容易に調整することができる。また、インダクタンス成分はコイルのみならず、コイルにコンデンサを組み合わせたものであってもよい。その場合、コンデンサを容量可変型として、共振周波数を調整するようにしてもよい。また、制御部は記憶部を備えるようにして、この記憶部にボンディング対象のボンディング条件を記憶させることとによって、ボンディングを一時停止して超音波振動の周波数を変えてから行う必要がなく、超音波ボンディング装置の稼働率の向上に寄与する。   According to a second aspect of the present invention, the functional component that acts as the inductance component is connected in series to the ultrasonic transducer, and the inductance value of the inductance component can be adjusted. Since this is an ultrasonic bonding device, it is effective for bonding other than the resonance point unique to the ultrasonic transducer by moving the range of the ultrasonic frequency band from low to high by adjusting the inductance value of the inductance component. A resonance frequency can be obtained and various bonding conditions can be easily handled. Further, there is an advantage that it is not necessary to prepare a plurality of ultrasonic transducers and use them while exchanging the ultrasonic transducers that are optimal ultrasonic oscillations, and the operating rate can be improved and the productivity can be increased. In addition, since a plurality of ultrasonic vibrations can be generated using one ultrasonic transducer, there is an advantage that an inexpensive ultrasonic bonding apparatus can be provided. The adjustment of the inductance value of the inductance component can be performed by an electric signal from the control unit, and the frequency of the resonance frequency applied to the ultrasonic transducer can be easily adjusted. Further, the inductance component may be not only a coil but also a combination of a coil and a capacitor. In this case, the resonance frequency may be adjusted by using a capacitor with a variable capacitance. In addition, the control unit includes a storage unit, and the bonding condition to be bonded is stored in the storage unit, so that it is not necessary to temporarily stop the bonding and change the frequency of the ultrasonic vibration. This contributes to the improvement of the operating rate of the sonic bonding device.

また、請求項３の発明では、超音波発振器の一電極がインダクタンス成分として作用する機能部品の一端に接続され、該機能部品の他端が超音波振動子の一電極に接続され、該超音波振動子の他電極が前記超音波発振器の他電極に接続され、前記超音波発振器からの超音波電圧を前記機能部品を通して該超音波振動子に加えるようにしたことを特徴とする超音波ボンディング装置の多周波超音波発生器であるので、超音波振動子の機械的共振周波数に依存することなく、インダクタンス成分のインダクタンス値を任意の値に設定すれば、機械的共振点以外の複数の電気的な共振点を容易に発生させることができるとともに、ボンディング対象に最適な超音波振動を供給することができる利点がある。   According to a third aspect of the invention, one electrode of the ultrasonic oscillator is connected to one end of a functional component that acts as an inductance component, and the other end of the functional component is connected to one electrode of an ultrasonic transducer. An ultrasonic bonding apparatus characterized in that the other electrode of the vibrator is connected to the other electrode of the ultrasonic oscillator, and an ultrasonic voltage from the ultrasonic oscillator is applied to the ultrasonic vibrator through the functional component. Therefore, if the inductance value of the inductance component is set to an arbitrary value without depending on the mechanical resonance frequency of the ultrasonic transducer, a plurality of electrical frequencies other than the mechanical resonance point can be set. Therefore, there is an advantage that an optimum ultrasonic vibration can be supplied to a bonding target.

また、請求項４の発明では、前記機能部品のインダクタンス値を調整可能としたことを特徴とする請求項３に記載の超音波ボンディング装置の多周波超音波発生器であるので、発振器の一電極にインダクタンス成分の一端を接続して、超音波振動子を直列接続することによって、インダクタンス値を調整し、超音波周波数の低域から高域の範囲を移動させてボンディングに有効な共振周波数を発生させて超音波震動を発生させることができる多周波超音波発生器であり、この多周波超音波発生器を超音波ボンディング装置に組み込むことにより、ボンディング対象に最適な周波数の超音波振動を容易に得ることができる利点がある。   According to a fourth aspect of the invention, the inductance value of the functional component can be adjusted, and the multi-frequency ultrasonic generator of the ultrasonic bonding apparatus according to the third aspect is provided. By connecting one end of the inductance component to and connecting the ultrasonic transducers in series, the inductance value is adjusted, and the ultrasonic frequency is moved from the low frequency range to the high frequency range to generate a resonance frequency effective for bonding. This is a multi-frequency ultrasonic generator that can generate ultrasonic vibrations, and by incorporating this multi-frequency ultrasonic generator into an ultrasonic bonding device, it is easy to generate ultrasonic vibrations at the optimal frequency for the bonding target. There are benefits that can be obtained.

また、請求項５の発明では、超音波振動子にインダクタンス成分を通して超音波電圧を印加し、該超音波振動子の固有の共振周波数とは異なる周波数の電気的共振周波数を該超音波振動子に発生させることを特徴とする多周波超音波発生方法であるので、インダクタンス成分のインダクタンス値を調整するのみで共振周波数を変えることが可能であり、極めて簡単に所望の超音波振動を得ることができる利点があり、同一ボンディング対象においてボンディング条件が異なる場合であってもインダクタンス成分のインダクタンス値を調整するのみでボンディングに最適な超音波振動を得ることができる利点がある。   According to the invention of claim 5, an ultrasonic voltage is applied to the ultrasonic transducer through an inductance component, and an electric resonance frequency different from the inherent resonance frequency of the ultrasonic transducer is applied to the ultrasonic transducer. Since the multi-frequency ultrasonic wave generation method is characterized by generating the resonance frequency, it is possible to change the resonance frequency only by adjusting the inductance value of the inductance component, and the desired ultrasonic vibration can be obtained very easily. There is an advantage, and even when bonding conditions are different for the same bonding object, there is an advantage that an ultrasonic vibration optimum for bonding can be obtained only by adjusting the inductance value of the inductance component.

以下、本発明の超音波ボンディング装置の実施形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態を示す概略図である。同図において、超音波ボンディング装置１０は、超音波振動子１３が設けられた超音波ホーン１１の先端にキャピラリ１２が設けられ、装置を装着するための取付フランジ１４が設けられており、発振器１５の一電極１５ａがインダクタンス成分１６である機能部品の一端１６ａに接続され、この機能部品の他端１６ｂが超音波振動子１３の一電極に接続され、超音波振動子１３の他電極が発振器１５の他の電極１５ｂに接続されている。発振器１５の超音波電圧は、インダクタンス成分１６を通して超音波振動子１３に印加され、超音波振動子１３は振動する。超音波振動子１３の超音波振動は、超音波ホーン１１を経て増幅されてキャピラリ１２に伝達され、キャピラリ１２に伝達された超音波振動によりワイヤをボンディング対象にボンディングが行われる。なお、インダクタンス成分１６である機能部品の代表例としてはコイルが挙げられる。   Hereinafter, embodiments of an ultrasonic bonding apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of the present invention. In the figure, an ultrasonic bonding apparatus 10 is provided with a capillary 12 at the tip of an ultrasonic horn 11 provided with an ultrasonic transducer 13, an attachment flange 14 for attaching the apparatus, and an oscillator 15. One electrode 15 a is connected to one end 16 a of the functional component that is the inductance component 16, the other end 16 b of this functional component is connected to one electrode of the ultrasonic transducer 13, and the other electrode of the ultrasonic transducer 13 is the oscillator 15. It is connected to the other electrode 15b. The ultrasonic voltage of the oscillator 15 is applied to the ultrasonic vibrator 13 through the inductance component 16, and the ultrasonic vibrator 13 vibrates. The ultrasonic vibration of the ultrasonic vibrator 13 is amplified through the ultrasonic horn 11 and transmitted to the capillary 12, and the wire is bonded to the bonding target by the ultrasonic vibration transmitted to the capillary 12. A typical example of the functional component that is the inductance component 16 is a coil.

本実施形態は、発振器１５からの超音波電圧をインダクタンス成分１６を通して超音波振動子１３に印加し、超音波振動子１３の固有の共振周波数とは異なる周波数を有する超音波電圧を超音波振動子１３に印加することによって、超音波震動を発生させることが可能であり、インダクタンス成分１６のインダクタンス値を調整すれば、超音波周波数帯の低域から高域にわたって、共振点を移動させることが可能な多周波超音波発生方法による超音波ボンディング装置である。本実施形態では、インダクタンス成分１６のインダクタンス値を調整するのみで、超音波振動子１３の固有の共振点以外の周波数に共振点を発生させることが可能であり、ボンディングに最適な共振周波数に調整して超音波振動子１３を発生させ、ボンディング対象に応じた最適な超音波振動によりボンディングすることができる。   In the present embodiment, the ultrasonic voltage from the oscillator 15 is applied to the ultrasonic vibrator 13 through the inductance component 16, and the ultrasonic voltage having a frequency different from the inherent resonance frequency of the ultrasonic vibrator 13 is applied to the ultrasonic vibrator. It is possible to generate an ultrasonic vibration by applying to 13, and if the inductance value of the inductance component 16 is adjusted, the resonance point can be moved from the low frequency range to the high frequency range of the ultrasonic frequency band. This is an ultrasonic bonding apparatus using a multi-frequency ultrasonic generation method. In the present embodiment, it is possible to generate a resonance point at a frequency other than the inherent resonance point of the ultrasonic transducer 13 only by adjusting the inductance value of the inductance component 16, and the resonance frequency is adjusted to the optimum resonance frequency for bonding. Thus, the ultrasonic vibrator 13 can be generated and bonded by the optimum ultrasonic vibration corresponding to the bonding target.

因みに、図２は本実施形態における超音波ホーンの共振点付近のインピーダンス特性を示している。図中の（イ）のインピーダンス特性はインダクタンス成分１６を有する本実施形態を示し、図中（ロ）はインダクタンス成分１６を接続しない場合のインピーダンス特性を示しており、この周波数帯域では超音波振動子１３の機械的共振による一つの共振点が発生する。本実施形態では、発振器１５と超音波振動子１３との間にあるインダクタンス成分１６を直列接続することによって、機械的な共振点Ｒ０（９９ＫHz）の替わりに８８ＫHzに共振点Ｒ１が発生し、１１３ＫHzに共振点Ｒ２が発生する。共振点Ｒ１，Ｒ２は電気的な共振周波数である。 Incidentally, FIG. 2 shows impedance characteristics near the resonance point of the ultrasonic horn in the present embodiment. The impedance characteristic (A) in the figure shows the present embodiment having the inductance component 16, and (B) in the figure shows the impedance characteristic when the inductance component 16 is not connected. In this frequency band, the ultrasonic transducer One resonance point is generated by 13 mechanical resonances. In this embodiment, by connecting an inductance component 16 between the oscillator 15 and the ultrasonic transducer 13 in series, a resonance point R 1 is generated at 88 KHz instead of the mechanical resonance point R 0 (99 KHz). , the resonance point R 2 occurs 113KHz. The resonance points R 1 and R 2 are electrical resonance frequencies.

図３は、本発明に係る超音波ボンディング装置の他の実施形態を示している。なお、図３において、図１の実施形態と同一部分には同一符号が付与されている。本実施形態は、インダクタンス値可変型のインダクタンス成分１６′が超音波振動子１３に直列接続され、インダクタンス成分１６′のインダクタンス値は制御部１７により調整可能としたものであり、他の構成は上記実施形態と同様である。インダクタンス成分１６′のインダクタンス値は制御部１７からの電気信号により可変可能であって、共振点の周波数を調整してボンディング対象に応じた超音波振動を発生させることができる。   FIG. 3 shows another embodiment of the ultrasonic bonding apparatus according to the present invention. In FIG. 3, the same reference numerals are given to the same portions as those in the embodiment of FIG. In this embodiment, an inductance component 16 'of variable inductance value type is connected in series to the ultrasonic transducer 13, and the inductance value of the inductance component 16' can be adjusted by the control unit 17, and the other configurations are as described above. This is the same as the embodiment. The inductance value of the inductance component 16 ′ can be changed by an electric signal from the control unit 17, and the ultrasonic vibration corresponding to the bonding target can be generated by adjusting the frequency of the resonance point.

また、制御部１７は、ボンディング対象の情報が記憶されており、このボンディング情報（第１〜第Ｎボンド点の最適なボンデング周波数，ボンディング位置情報等）に基づいてインダクタンス成分１６′のインダクタンス値を任意に調整することができる。本実施形態において、発振器１５とインダクタンス成分１６′と超音波振動子１３とは多周波数超音波発生器を構成しており、この多周波数超音波発生器を超音波ボンディング装置に組み込むことによって、ボンディング対象に応じた周波数の超音波振動を発生させることができる。なお、このインダクタンス可変型のインダクタンス成分１６′はコイルのインダクタンス値を調整して共振点の周波数を調整してもよいし、インダクタンス成分１６′がコンデンサを含む場合、コンデンサの容量を調整してインダクタンス値を可変することが可能である。   Further, the control unit 17 stores information on the bonding target, and based on this bonding information (optimum bonding frequency of the first to Nth bond points, bonding position information, etc.), the inductance value of the inductance component 16 'is determined. It can be adjusted arbitrarily. In this embodiment, the oscillator 15, the inductance component 16 ′, and the ultrasonic transducer 13 constitute a multi-frequency ultrasonic generator. By incorporating this multi-frequency ultrasonic generator into an ultrasonic bonding apparatus, bonding is performed. Ultrasonic vibration having a frequency corresponding to the object can be generated. The variable inductance type inductance component 16 'may adjust the inductance value of the coil to adjust the frequency of the resonance point. When the inductance component 16' includes a capacitor, the capacitance of the capacitor is adjusted to adjust the inductance. It is possible to vary the value.

図４（ａ），（ｂ）は、本発明の他の実施形態の要部を示し、図１の実施形態のインダクタンス成分１６が複数のコイルで構成された実施形態である。図４（ａ）において、所定のインダクタンス値のコイル１６１〜１６ｎが直列接続され、コイル１６１とコイル１６２との接続点がスイッチ１８２の一方の接点に接続され、コイル１６２とコイル１６３との接続点がスイッチ１８３の一方の接点に接続され、終端部のコイル１６ｎにスイッチ１８ｎの一方の接点が接続されており、スイッチ１８１〜１８ｎの他の接点が共通接続された接点が超音波振動子１３の一電極に接続され、コイル１６１の他端が発振器１５の一電極に接続されている。スイッチ１８１〜１８ｎは制御部１７による制御信号により切り替え制御され、ボンディング対象に応じたインダクタンス値が選択されている。コイル１６１〜１６ｎは同一のインダクタンス値のものであってもよいし、スイッチ１８１〜１８ｎから必要な共振周波数が得られるようにインダクタンス値を設定してもよい。 4 (a) and 4 (b) show an essential part of another embodiment of the present invention, which is an embodiment in which the inductance component 16 of the embodiment of FIG. 1 is composed of a plurality of coils. 4 (a), the coil 16 1 ~ 16 n for a given inductance value are connected in series, the connection point between the coil 16 1 and the coil 16 2 is connected to one contact of the switch 18 2, the coil 16 2 a connection point between the coil 16 3 is connected to one contact of the switch 18 3, one contact of the switch 18 n to the coil 16 n of the terminal unit is connected, the other contact of the switch 18 1 ~ 18 n is commonly connected contacts is connected to one electrode of the ultrasonic vibrator 13, the other end of the coil 16 1 is connected to one electrode of the oscillator 15. The switches 18 1 to 18 n are switched and controlled by a control signal from the control unit 17, and an inductance value corresponding to a bonding target is selected. The coils 16 1 to 16 n may have the same inductance value, or the inductance value may be set so that a necessary resonance frequency can be obtained from the switches 18 1 to 18 n .

また、図４（ｂ）では、インダクタンス値の異なるコイル１６１〜１６ｎが設けられ、それらの両端に複数の接点を有する切替スイッチ１８ａ，１８ｂが設けられ、コイル１６１〜１６ｎの各端子が切替スイッチ１８ａ，１８ｂの接点に接続され、切替スイッチ１８ａの共通接続端が発振器１５の一電極に接続され、切替スイッチ１８bの共通接続端が接続されている。切替スイッチ１８ａ，１８ｂは制御部１７による制御信号によりオン・オフ制御されて所定のインダクタンス値のコイルが選択される。コイル１６１〜１６ｎは必要なインダクタンス値が得られるように設定されている。 4B, coils 16 1 to 16 n having different inductance values are provided, changeover switches 18a and 18b having a plurality of contacts at both ends thereof, and terminals of the coils 16 1 to 16 n . Are connected to the contacts of the changeover switches 18a and 18b, the common connection end of the changeover switch 18a is connected to one electrode of the oscillator 15, and the common connection end of the changeover switch 18b is connected. The changeover switches 18a and 18b are on / off controlled by a control signal from the control unit 17, and a coil having a predetermined inductance value is selected. The coils 16 1 to 16 n are set so as to obtain a necessary inductance value.

なお、上記実施形態では、インダクタンス成分１６，１６′としてコイルを例示して説明したが、コイルに限定することなく、コイルにコンデンサを直列接続したもの、或いはコイルの値を固定してコンデンサの容量を調整してインダクタンス値を調整可能としたものであってもよい。即ち、インダクタンス成分１６，１６′は、コイルのみ、直列接続したコイル、直列接続したコイルとコンデンサ等の機能部品であって、超音波振動子１３と直列接続された回路網が入力周波数に対して共振周波数を有する全ての回路構成が適用可能である。   In the above embodiment, the coil is exemplified and described as the inductance components 16 and 16 '. However, the present invention is not limited to the coil, and the capacitor is connected in series to the coil, or the value of the coil is fixed and the capacitance of the capacitor is fixed. It is also possible to adjust the inductance value by adjusting. That is, the inductance components 16 and 16 'are functional components such as only a coil, a coil connected in series, a coil connected in series and a capacitor, and a circuit network connected in series with the ultrasonic transducer 13 is connected to an input frequency. All circuit configurations having a resonant frequency are applicable.

次に、本発明の実施例について、図１の超音波ボンディング装置を参照し、図５〜図７の超音波ホーン１１の共振点付近のインピーダンス特性を参照して説明する。なお、図５は図１の超音波ボンディング装置において、インダクタンス成分１６を接続することなく、電極１５ａを直接超音波振動子１３の一電極に接続した場合のインピーダンス特性を示し、図６はインダクタンス成分１６として１．８ｍＨのコイルを超音波振動子１３に直列接続した場合の共振点付近のインピーダンス特性を示し、図７はインダクタンス成分１６として３．５ｍＨのコイルを超音波振動子１３に直列接続した場合の共振点付近のインピーダンス特性を示している。   Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the ultrasonic bonding apparatus of FIG. 1 and with reference to impedance characteristics near the resonance point of the ultrasonic horn 11 of FIGS. 5 shows impedance characteristics when the electrode 15a is directly connected to one electrode of the ultrasonic transducer 13 without connecting the inductance component 16 in the ultrasonic bonding apparatus of FIG. 1, and FIG. 6 shows the inductance component. 6 shows impedance characteristics in the vicinity of the resonance point when a 1.8 mH coil is connected in series to the ultrasonic transducer 13. FIG. 7 shows a 3.5 mH coil connected as an inductance component 16 in series to the ultrasonic transducer 13. The impedance characteristic near the resonance point is shown.

図５は、超音波振動子１３のみによる共振周波数であり、この機械的共振点の周波数は１４６ＫHz であり、その共振点のインピーダンスが２５Ωであるので、ボンディングパッド或いはリードにワイヤを接着するのに十分な振幅が得られる。他の共振点としては、６２ＫHz、９１ＫHz、１１７ＫHzの共振周波数が存在するが、これらの共振点はインピーダンス値が最も低い値で１１８Ωであり、インピーダンスが高く、ボンディングを行うための適正な振幅が得られない。   FIG. 5 shows the resonance frequency by the ultrasonic transducer 13 alone, the frequency of this mechanical resonance point is 146 KHz, and the impedance of the resonance point is 25Ω, so that the wire is bonded to the bonding pad or the lead. Sufficient amplitude is obtained. As other resonance points, there are resonance frequencies of 62 kHz, 91 kHz, and 117 kHz. These resonance points have the lowest impedance value of 118Ω, and the impedance is high, and an appropriate amplitude for bonding can be obtained. I can't.

このような超音波振動子を用い、インダクタンス成分１６のインダクタンス値を変えた場合について説明する。先ず、図１の実施例において、超音波振動子１３は図５と同一特性のものを用い、インダクタンス成分１６は１．８ｍＨのコイルを超音波振動子１３に直列接続した場合、図６に示すように、電気的共振点が１０２ＫHzに発生する。この共振点のインピーダンスは１８Ωであり、キャピラリ１２を１０２ＫHzの超音波振動で動作させることができる。この共振点の共振周波数はボンディングを行うための適正な振幅が得られる。このようにインダクタンス成分１６のインダクタンス値を変えることにより、ボンディング可能な共振周波数が発生する。   A case where the inductance value of the inductance component 16 is changed using such an ultrasonic transducer will be described. First, in the embodiment of FIG. 1, the ultrasonic transducer 13 having the same characteristics as in FIG. 5 is used, and when an inductance component 16 is connected in series to the ultrasonic transducer 13 with a 1.8 mH coil, the ultrasonic transducer 13 is shown in FIG. Thus, an electrical resonance point occurs at 102 KHz. The impedance at this resonance point is 18Ω, and the capillary 12 can be operated by ultrasonic vibration of 102 KHz. The resonance frequency at this resonance point has an appropriate amplitude for bonding. By changing the inductance value of the inductance component 16 in this way, a resonance frequency that can be bonded is generated.

また、図１の実施例において、超音波振動子１３は図５と同一特性のものを用い、インダクタンス成分１６は３．５ｍHのコイルを用い、このコイルを超音波振動子１３に直列接続した場合、図７に示すように、６０ＫHz，７１ＫHz，９５ＫHzに共振点が発生する。６０ＫHzの共振点のインピーダンスは４０Ωであり、十分に低く、キャピラリ１２を６０ＫHzの周波数の超音波振動を与えることができ、ボンディングに必要な振幅が得られる。   In the embodiment of FIG. 1, the ultrasonic transducer 13 has the same characteristics as FIG. 5, the inductance component 16 uses a 3.5 mH coil, and this coil is connected to the ultrasonic transducer 13 in series. As shown in FIG. 7, resonance points are generated at 60 KHz, 71 KHz, and 95 KHz. The impedance of the resonance point of 60 KHz is 40Ω, which is sufficiently low, and the capillary 12 can be given ultrasonic vibration with a frequency of 60 KHz, and the amplitude necessary for bonding can be obtained.

このように本実施例では、超音波振動子１３に直列に接続したインダクタンス成分１６のインダクタンス値を変化させることにより、超音波振動子１３の本来の共振点である機械的共振点とは違う周波数に共振点を発生させることができる。本実施例では、例えば１０ＫHz〜３００ＫHzの周波数帯域において、電気的な共振周波数により超音波ボンディング可能な超音波振動をある程度自由に設定することができる。即ち、超音波振動子の形状を調整して共振周波数を設定することなく、インダクタンス成分のインダクタンス値を調整することによって、様々な周波数の超音波振動を発生させてキャピラリを超音波振動させることができる。   As described above, in this embodiment, by changing the inductance value of the inductance component 16 connected in series to the ultrasonic transducer 13, the frequency is different from the mechanical resonance point that is the original resonance point of the ultrasonic transducer 13. A resonance point can be generated. In this embodiment, for example, in a frequency band of 10 KHz to 300 KHz, ultrasonic vibration that can be ultrasonically bonded can be set to some extent by an electrical resonance frequency. That is, by adjusting the inductance value of the inductance component without adjusting the resonance frequency by adjusting the shape of the ultrasonic transducer, ultrasonic vibrations of various frequencies can be generated to ultrasonically vibrate the capillary. it can.

また、超音波振動子１３と超音波発振器１５との組み合わせによって、例えば１０ＫHzから３００ＫHzまでの周波数帯域で共振周波数を発生させることができる超音波ボンディング装置であり、ボンディング対象の状態が変わったとしても、超音波振動子を交換作業を行うことなく、コイルのインダクタンス値を変えるだけでボンディング工程を継続することが可能となる。さらには、コイルのインダクタンス値を可変させ方によっては、振動周波数を０．１ＫHzの間隔である程度自由に変化させることが可能であり、超音波振動子の共振点のバラツキを、インダクタンス値の調整によって、解消することが可能であるので、装置間のボンディング性能の差を減少させることができる。   Further, an ultrasonic bonding apparatus capable of generating a resonance frequency in a frequency band from 10 KHz to 300 KHz by the combination of the ultrasonic vibrator 13 and the ultrasonic oscillator 15, even if the state of the bonding target is changed. The bonding process can be continued only by changing the inductance value of the coil without exchanging the ultrasonic transducer. Furthermore, depending on how the inductance value of the coil is varied, the vibration frequency can be freely changed to some extent at intervals of 0.1 kHz, and variations in the resonance point of the ultrasonic transducer can be adjusted by adjusting the inductance value. Therefore, the difference in bonding performance between the devices can be reduced.

また、本実施例は、共振周波数を利用してキャピラリを超音波振動させることによって、様々な周波数で超音波振動させることができ、複数の効率の良い機械的共振点を有する超音波振動子を必要としないし、超音波振動子では調整が困難な共振周波数であって超音波ボンディングが可能であり、例えば、ファインピッチボンディングの場合は、１４０ＫHzなどの高い周波数が有効であるが、しっかり固定されていないチップや細く動き易いリードなどのボンディングには６０ＫHzのような低い周波数が有効である。また、５０μｍ以上の金線を使用する時や大きな振幅が必要な時は、低い周波数の方が有利である。また、低温ボンディングや常温ボンディングの場合は高い周波数が有効である。また、フリップチップボンダーでは大きなチップは４０ＫHzを使用し、小さなチップでは６０ＫHzを使用している。さらに、第１ボンド点と第２ボンド点で状態が大きく違うといったような、同じ工程内でボンデンィング条件が違う場合であってもボンディングの信頼性を著しく低下させることなく、インダクタンス値を調整することによって、最適な周波数に合わせて設計した超音波振動子と発振器を交換することなく対応することができる。   Further, in this embodiment, ultrasonic vibration of the capillary can be performed at various frequencies by ultrasonically vibrating the capillary using the resonance frequency, and an ultrasonic transducer having a plurality of efficient mechanical resonance points can be obtained. It is not necessary, and it is a resonance frequency that is difficult to adjust with an ultrasonic transducer and ultrasonic bonding is possible. For example, in the case of fine pitch bonding, a high frequency such as 140 KHz is effective, but it is firmly fixed. A low frequency such as 60 KHz is effective for bonding such as a chip that is not formed or a thin and easily movable lead. Further, when using a gold wire of 50 μm or more or when a large amplitude is required, a lower frequency is advantageous. In the case of low temperature bonding or room temperature bonding, a high frequency is effective. In the flip chip bonder, a large chip uses 40 kHz, and a small chip uses 60 kHz. Furthermore, even when the bonding conditions are different in the same process, such as the state of the first bond point and the second bond point being significantly different, the inductance value is adjusted without significantly reducing the bonding reliability. Thus, it is possible to cope with the ultrasonic transducer and the oscillator designed for the optimum frequency without exchanging them.

また、本実施例では制御部に備えた記憶部にボンディング情報を記憶して、同一ボンディング工程内で振動周波数を変更したい場合、例えば第１ボンド点が１４０ＫHzであり、第２ボンド点が６０ＫHzである場合であっても、このようなボンディング情報を予め記憶部に記憶しておくだけで、超音波発振器の共振周波数を、最適な値に設定して確実にボンディングすることが可能であり、ボンディングの信頼性が向上する。   Further, in this embodiment, when bonding information is stored in the storage unit provided in the control unit and it is desired to change the vibration frequency within the same bonding process, for example, the first bond point is 140 KHz and the second bond point is 60 KHz. Even in some cases, it is possible to set the resonance frequency of the ultrasonic oscillator to an optimum value and to perform bonding reliably by simply storing such bonding information in the storage unit in advance. Reliability is improved.

本発明は、半導体装置のワイヤボンディング、フリップチップボンディング等のボンディング工程で利用することができるし、電子・電気機器等の広い分野でのボンディング工程に利用することができる。   The present invention can be used in bonding processes such as wire bonding and flip chip bonding of semiconductor devices, and can be used in bonding processes in a wide range of fields such as electronic and electrical equipment.

本発明の超音波ボンディング装置の一実施形態を示す概略図である。It is the schematic which shows one Embodiment of the ultrasonic bonding apparatus of this invention. 本実施形態の共振点付近のインピーダンス特性を示す図である。It is a figure which shows the impedance characteristic of the resonance point vicinity of this embodiment. 本発明の他の実施形態を示す概略図である。It is the schematic which shows other embodiment of this invention. （ａ），（ｂ）は、本実施形態のインダクタンス成分の一例を示す要部回路図である。(A), (b) is a principal part circuit diagram which shows an example of the inductance component of this embodiment. 本実施形態においてインダクタンス成分を除いた場合の超音波振動子の共振点付近のインピーダンス特性を示す図である。It is a figure which shows the impedance characteristic of the resonance point vicinity of an ultrasonic transducer | vibrator at the time of removing an inductance component in this embodiment. 本実施形態において、１．８ＫHzのコイルを接続した場合の共振点付近のインピーダンス特性を示す図である。In this embodiment, it is a figure which shows the impedance characteristic near the resonance point at the time of connecting a 1.8-kHz coil. 本実施形態において、３．５ＫHzのコイルを接続した場合の共振点付近のインピーダンス特性を示す図である。In this embodiment, it is a figure which shows the impedance characteristic near the resonance point at the time of connecting a 3.5-kHz coil. 従来の超音波ボンディング装置の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the conventional ultrasonic bonding apparatus. 従来の機械的共振点付近のインピーダンス特性を示す図である。It is a figure which shows the impedance characteristic of the conventional mechanical resonance point vicinity. 従来の超音波ボンディング装置の概略回路図である。It is a schematic circuit diagram of the conventional ultrasonic bonding apparatus. 従来の超音波ボンディング装置の概略回路図である。It is a schematic circuit diagram of the conventional ultrasonic bonding apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

１０ 超音波ボンディング装置
１１ 超音波ホーン
１２ キャピラリ
１３ 超音波振動子
１４ 取付フランジ
１５ 超音波発振器
１６，１６′ インダクタンス成分
１６１〜１６ｎ コイル（インダクタンス成分）
１７ 制御部
１８１〜１８ｎ スイッチ
１８ａ，１８ｂ 切替スイッチ 10 ultrasonic bonding apparatus 11 the ultrasonic horn 12 capillary 13 ultrasonic transducer 14 mounting flange 15 ultrasonic generator 16, 16 'inductance 16 1 ~ 16 n coils (inductance component)
17 control unit 18 1 to 18 n switch 18a, 18b changeover switch

Claims (5)

キャピラリを設けた超音波ホーンに超音波振動子が設けられ、超音波発振器から該超音波振動子に超音波電圧を加える超音波ボンディング装置において、
前記超音波発振器からの超音波電圧がインダクタンス成分を通して印加される前記超音波振動子を有することを特徴とする超音波ボンディング装置。 In an ultrasonic bonding apparatus in which an ultrasonic vibrator is provided in an ultrasonic horn provided with a capillary, and an ultrasonic voltage is applied to the ultrasonic vibrator from an ultrasonic oscillator,
An ultrasonic bonding apparatus comprising: the ultrasonic vibrator to which an ultrasonic voltage from the ultrasonic oscillator is applied through an inductance component. 前記インダクタンス成分として作用する機能部品が前記超音波振動子に直列接続され、該インダクタンス成分のインダクタンス値を調整可能としたことを特徴とする請求項１に記載の超音波ボンディング装置。 2. The ultrasonic bonding apparatus according to claim 1, wherein a functional component acting as the inductance component is connected in series to the ultrasonic transducer so that an inductance value of the inductance component can be adjusted. 超音波発振器の一電極がインダクタンス成分として作用する機能部品の一端に接続され、該機能部品の他端が超音波振動子の一電極に接続され、該超音波振動子の他電極が前記超音波発振器の他電極に接続され、前記超音波発振器からの超音波電圧を前記機能部品を通して該超音波振動子に加えるようにしたことを特徴とする超音波ボンディング装置の多周波超音波発生器。 One electrode of the ultrasonic oscillator is connected to one end of a functional component that acts as an inductance component, the other end of the functional component is connected to one electrode of an ultrasonic transducer, and the other electrode of the ultrasonic transducer is connected to the ultrasonic wave A multi-frequency ultrasonic generator for an ultrasonic bonding apparatus, characterized in that an ultrasonic voltage from the ultrasonic oscillator is connected to the other electrode of the oscillator and applied to the ultrasonic vibrator through the functional component. 前記機能部品のインダクタンス値を調整可能としたことを特徴とする請求項３に記載の超音波ボンディング装置の多周波超音波発生器。 The multi-frequency ultrasonic generator of the ultrasonic bonding apparatus according to claim 3, wherein an inductance value of the functional component is adjustable. 超音波振動子にインダクタンス成分を通して超音波電圧を印加し、該超音波振動子の固有の共振周波数とは異なる周波数の電気的共振周波数を該超音波振動子に発生させることを特徴とする多周波超音波発生方法。 Applying an ultrasonic voltage through an inductance component to an ultrasonic transducer and causing the ultrasonic transducer to generate an electrical resonant frequency that is different from a natural resonant frequency of the ultrasonic transducer. Ultrasonic generation method.
JP2003413142A 2003-12-11 2003-12-11 Ultrasonic bonding apparatus, multi-frequency ultrasonic generator used in the apparatus, and multi-frequency ultrasonic generation method thereof Expired - Lifetime JP3774716B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003413142A JP3774716B2 (en) 2003-12-11 2003-12-11 Ultrasonic bonding apparatus, multi-frequency ultrasonic generator used in the apparatus, and multi-frequency ultrasonic generation method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003413142A JP3774716B2 (en) 2003-12-11 2003-12-11 Ultrasonic bonding apparatus, multi-frequency ultrasonic generator used in the apparatus, and multi-frequency ultrasonic generation method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005175201A true JP2005175201A (en) 2005-06-30
JP3774716B2 JP3774716B2 (en) 2006-05-17

Family

ID=34733357

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003413142A Expired - Lifetime JP3774716B2 (en) 2003-12-11 2003-12-11 Ultrasonic bonding apparatus, multi-frequency ultrasonic generator used in the apparatus, and multi-frequency ultrasonic generation method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3774716B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020100557A1 (en) * 2020-01-13 2021-07-15 Hesse Gmbh Apparatus and method for ultrasonic bonding

Also Published As

Publication number Publication date
JP3774716B2 (en) 2006-05-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1813487B (en) Piezoelectric actuator
US20210257330A1 (en) Ultrasonic transducer systems including tuned resonators, equipment including such systems, and methods of providing the same
US11778386B2 (en) Sound production device and electronic apparatus therefor
CN103988524A (en) Audio generator, audio-generation apparatus, and electronic device
CN104350766A (en) Sound generator, sound generation device, and electronic device
JP2714339B2 (en) Wire bonding equipment
US7303110B2 (en) Flange-mounted transducer
JP3774716B2 (en) Ultrasonic bonding apparatus, multi-frequency ultrasonic generator used in the apparatus, and multi-frequency ultrasonic generation method thereof
WO2014097862A1 (en) Acoustic generator, acoustic generation device, and electronic device
US6448697B1 (en) Piezoelectric device having increased mechanical compliance
US5263630A (en) Bonding apparatus
CN103444206B (en) Oscillator
CN104754486B (en) The production method of loud speaker
JP6035775B2 (en) Parametric speaker and manufacturing method thereof
JP2012015635A (en) Piezoelectric sounder
US20080054440A1 (en) Wire bonding method, wire bonding apparatus and semiconductor device
JP3288983B2 (en) Ultrasonic vibration joining method
JP2006239749A (en) Ultrasonic joining method and apparatus
KR100996958B1 (en) Transducer assembly for wire bonding
KR100314621B1 (en) Ceramic resonator
JP2002190626A (en) Power supply circuit
JPH02161741A (en) Semiconductor manufacturing equipment
JPH01184841A (en) Wire bonding equipment
CN117378218A (en) Method and apparatus for generating sound in electronic device
JPH08321722A (en) Crystal oscillator

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20051130

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20051206

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060118

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20060214

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20060220

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 3774716

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100224

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110224

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110224

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120224

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130224

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130224

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140224

Year of fee payment: 8

EXPY Cancellation because of completion of term