JP2802981B2 - 超音波加振装置 - Google Patents

超音波加振装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の組立工程
における超音波ワイヤボンダなどとして利用される超音
波加振装置に関するものであり、特に、割締め型の保持
体による保持機構の改良を図った超音波加振装置に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の組立工程では、超音波ワイ
ヤボンダが広く利用されている。この超音波式ワイヤボ
ンダは、図２の分解斜視図に示すように、超音波振動を
発生する圧電素子を主体に構成される超音波振動子１
と、この超音波振動子１で発生した超音波振動を根元側
から先端部に伝達するホーン（振動伝達体）２と、この
ホーン２を保持する割り締め型の保持体３と、ホーン２
の先端部分に保持されたキャピラリ４とから構成されて
いる。
【０００３】ホーン２には、一方のみに端面６を有する
円筒形状のフランジ５が形成されている。保持体３に
は、このフランジ５の外周面に接触せしめられる内周面
７と、この内周面７を２分割するスリ割り８が形成され
ている。超音波振動子１とフランジ５を保持体３の内部
に所定深さ挿入した状態でネジ９を締めつけると、スリ
割り８の空隙の減少に伴って内周面７の内径が減少し、
フランジ５の外周面、特に圧縮に対して大きな剛性を持
つ端面６が保持体３の内周面７によって外側から強く押
圧され、これによってホーン２が保持体３に保持され
る。
【０００４】超音波振動子１からキャピラリ４に至るホ
ーン２上には超音波振動の定在波が形成されるが、この
定在波の節の箇所にフランジ５の端面６が形成されてい
る。このフランジ５の端面６を主体に保持することによ
り超音波振動の発生・伝達系に与える影響を最小にする
という配慮がなされている。定在波の節の位置に形成さ
れる端面６の厚みは原理上あまり大きくできず、この端
面６のみでは強度が不足するため、この強度の不足を補
うためにフランジ５に円筒部分が付加されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述した超音波ワイヤ
ボンダでは、保持体３によるホーン２の保持状態が変化
すると、超音波振動子１からみた振動伝達経路内の音響
インピーダンスが微妙に変化する。これに伴いホーン２
の先端部に保持されたキャピラリー４の加振状態が微妙
に変化し、このキャピラリーを通して供給されるボンデ
ィングワイヤの半導体装置へのボンディング強度が低下
したり、極端な場合にはボンディングが不能になること
もある。このような事態を回避するため、保持状態を変
更するたびに最適のボンディング強度が得られるよう
に、超音波振動子１に対する励振周波数や振幅などの励
振状態を微調整しなければならず、そのような調整に多
大な時間と労力を費やさなければならないという問題が
あった。
【０００６】本発明者の考察によれば、上述したような
問題点は、フランジ５の外周面と保持体３の内周面７と
が共に理想的な真円で、双方が全面で接触していれば生
じないはずである。しかしながら、実際には加工精度の
限界から双方を真円にすることはできず、両者は着脱の
つど微妙に変化する三つ以上の箇所で接触し、この結果
着脱のつど加振特性が微妙に変化するものと考えられ
る。そのような三つの接触箇所は力学的な安定を実現す
る上で最小限必要である。このことは、両者が真円に近
付くほど、実際の接触に関与する三つ以上の箇所の組合
せの数が増加して加振特性も種々変化することを示唆し
ている。従って、本発明の目的は、加振特性を常時一定
に保つことにより時間と労力のかかる調整を不要とした
超音波加振装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の超音波加振装置
は、保持体の内周面とホーンのフランジの外周面とが円
周方向にほぼ等間隔を保ちながら予め設定された３箇所
でのみ接触せしめられるように構成されている。このよ
うな所定の三つの接触箇所は、保持体の内周面に円周方
向にほぼ等間隔に３箇所の小径部分を形成したり、フラ
ンジの外周面に円周方向にほぼ等間隔に３箇所の大径部
分を形成したり、あるいは、これらの保持体の内周面に
は３箇所の小径部分を形成すると共に各小径部分に対向
するようにフランジの外周面には３箇所の大径部分を形
成することによって実現される。
【０００８】
【作用】保持体の内周面とホーンのフランジの外周面の
双方を真円に近付ける代わりに、保持体の内周面とフラ
ンジの外周面の一方又は双方を意図的に真円から遠ざけ
て３箇所の凸部が形成され、両者は常にこれらの凸部で
接触せしめられる。すなわち、両者は着脱の前後にわた
って常に同一の凸部で接触せしめられるため、加振特性
も着脱の前後にわたって同一となり、時間と労力のかか
る加振特性の調整作業が不要となる。また、意図的な凸
部の形成による接触箇所を円周方向にほぼ等間隔に配列
することにより、ホーンの中心軸の周りの対称性を欠く
各種の伝播モードの発生が抑圧され、加振特性の複雑化
が防止される。以下、本発明を実施例と共に更に詳細に
説明する。
【０００９】
【実施例】図１は、本発明の一実施例の超音波ワイヤボ
ンダの構成を示す正面図である。この超音波ワイヤボン
ダの全体的な構成は、図２に分解斜視図で示した一般的
な超音波ワイヤボンダの構成と概略同一であり、図２に
関して既に説明したものと同一の構成要素には図１にお
いても同一の参照符号が付されている。
【００１０】本実施例の超音波ワイヤボンダにおいて
は、図１の正面図に示すように、ホーン２のフランジ５
の外周面に円周方向に等間隔を保ちながら三つの大径部
分（凸部）５ａ，５ｂ，５ｃが形成されると共に、保持
体３の内周面７に円周方向に等間隔を保ちながら三つの
小径部分（凸部）７ａ，７ｂ，７ｃが形成されている。
そして、ホーン２のフランジ５の３箇所の凸部のそれぞ
れが内周面の３箇所の凸部のそれぞれに接触するよう
に、超音波振動子１とホーン２の根元部分が保持体１に
挿入されたのち、ネジ９が締め付けられる。このネジ９
の締めつけによって1.5mm 程度の幅を有するスリ割り８
が、O.O2mm程度狭ばめられ、内周面７の全般的な径が減
少する。この結果、フランジ５の三箇所の凸部が内周面
７の三箇所の凸部によって外側から中心方向に強固に押
圧され、超音波振動子１とホーン２とが保持体１に強固
に保持される。
【００１１】以上、ホーン２のフランジ５の外周面に３
箇所の凸部を形成すると共に保持体１の内周面７に３箇
所の凸部を形成し双方の凸部どうしを選択的に接触させ
る構成を例示した。しかしながら、ホーン２のフランジ
５の外周面に３箇所の凸部を形成すると共に保持体１の
内周面７をほぼ真円にしたり、逆にホーン２のフランジ
５の外周面をほぼ真円にすると共に保持体１の内周面７
に３箇所の凸部を形成することによって両者を予め一方
に設定した３箇所の凸部だけで接触させる構成とするこ
ともできる。
【００１２】また、超音波ワイヤボンダに適用する場合
を例にとって本発明の超音波加振装置を説明したが、超
音波切断装置など他の適宜な超音波加工装置にも本発明
の超音波加振装置を適用することもできる。
【００１３】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の超
音波加振装置は、保持体の内周面とフランジの外周面の
一方又は双方を意図的に真円から遠ざけて３箇所の凸部
を形成する構成であるから、両者は着脱の前後にわたっ
て予め形成しておいた凸部で接触せしめられる。この結
果、着脱の前後にわたる加振特性も同一となり、時間と
労力のかかる加振特性の調整作業が不要となる。
【００１４】また、意図的な凸部の形成による接触箇所
を円周方向にほぼ等間隔に配列する構成であるから、ホ
ーンの中心軸の周りの対称性を欠く各種の伝播モードの
発生が抑圧され、加振特性の複雑化が防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の超音波ワイヤボンダの構成
を示す正面図である。
【図２】一般的な超音波ワイヤボンダの構成を示す分解
斜視図である。
【符号の説明】
１ 超音波振動子 ２ ホーン（振動伝達体） ３ 保持体 ４ キャピラリー ５ フランジ ７ 保持体に形成された内周面 ８ スリ割り ９ ネジ

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 超音波振動を発生する超音波振動子と、
    一方に端面を有する円筒形状のフランジを備えかつ前記
    超音波振動子が発生した超音波振動を根元側から先端部
    に向けて伝達する振動伝達体と、この振動伝達体の前記
    フランジの外周面を外側から押圧する内周面及びこの内
    周面を２分割するスリ割りが形成された割締め型の保持
    体とを備えた超音波加振装置において、 前記保持体の内周面と前記振動伝達体のフランジの外周
    面は、円周方向にほぼ等間隔を保ちながら予め設定され
    た３箇所でのみ接触せしめられることを特徴とする超音
    波加振装置。
  2. 【請求項２】 請求項１において前記保持体の内周面は
    円周方向にほぼ等間隔で配列された３箇所の小径部分を
    有し、かつ前記振動伝達体のフランジの外周面はほぼ真
    円形状であることを特徴とする超音波加振装置。
  3. 【請求項３】 請求項１において前記保持体の内周面は
    ほぼ真円形状であり、かつ前記振動伝達体のフランジの
    外周面は円周方向にほぼ等間隔で配列された３箇所の大
    径部分を有することを特徴とする超音波加振装置。
  4. 【請求項４】 請求項１において前記保持体の内周面は
    円周方向にほぼ等間隔で配列された３箇所の小径部分を
    有し、かつ前記振動伝達体のフランジの外周面は円周方
    向にほぼ等間隔で配列された３箇所の大径部分を有する
    ことを特徴とする超音波加振装置。
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