JP4002170B2

JP4002170B2 - Ultrasonic horn for bonding and bonding apparatus provided with the same

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Publication number: JP4002170B2
Application number: JP2002338620A
Authority: JP
Inventors: 憲彦中島; 晃央山本; 潤一郎副島
Original assignee: Kaijo Corp
Current assignee: Kaijo Corp
Priority date: 2002-11-21
Filing date: 2002-11-21
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2022-11-21
Also published as: JP2004167435A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体チップのパッド上に形成された表面電極と基板上に形成された配線用リードとを接合するボンディング用超音波ホーン及びこれを備えたボンディング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体チップ（例えばフリップチップ）のパッド（バンプ）上に形成された表面電極と基板上に形成された配線用リードとを超音波振動により接合するボンディング装置としては、図８に示すボンディング用超音波ホーン５１を使用したものが知られている。図８に示すように、従来のボンディング用超音波ホーン５１は、振動子４に結合した振動伝達部材（ホーン）５２と、ホーン５２の先端に取り付けられたボンディングツール１０と、超音波ホーン５１を支持する支持具５３で構成されている。支持具５３はホーン５２の縦振動の節（ノード）の位置に設けらている。図８に示すように、超音波ホーン５１は支持具５３に設けられた取付穴５３ａよりボルト６でホーン５２の縦振動方向と同じ方向よりボンディングヘッド５５に固定される。
【０００３】
ボンディング用超音波ホーン５１は、ボンディングツール１０により基板上に形成された配線用リードに半導体チップを押圧して接合する。この時、ボンディングツール１０により半導体チップに超音波振動が印加される。また、必要により熱等を加えて接合する場合もある。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−３４０５９８号公報
【０００５】
【特許文献２】
意匠登録第１１３５９０７号公報
【０００６】
【特許文献３】
意匠登録第１１３６０６６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
半導体チップと基板のリードとの接合時に超音波振動が超音波ホーン５１によりボンディングツール１０に印加され、このとき、図９に示すように、ボンディングツール１０には半導体チップ２２に接触した状態で荷重が加えられる。半導体チップ２２に接触した状態で荷重を加えると、支持具５３に挿入されているネジ６を支点としてホーン５２が撓んでしまい、ボンディングツール１０の半導体チップ２２のバンプへの荷重の印加及び超音波振動の伝達が不均一となり、接合の不完全な電極が発生して、接合状態がばらつくことがある。
【０００８】
なお、図９に示すように、荷重を印加したときには、ボンディングツール１０に半導体チップ２２からの反発力が作用している。
【０００９】
また、ホーン５２に超音波振動によって縦歪みの振動が発生し、超音波振動の進行方向に垂直な横歪みの振動が発生する。なお、超音波振動の進行方向に垂直に生ずる振動の振幅は、節（ノード）位置で最大となる。節（ノード）位置で発生している振動を拘束すると、ホーンの超音波振動に影響を与える。
【００１０】
従来の超音波ホーン５１は支持具５３によってボンディングヘッド５５に固定されているため、超音波ホーン５１の支持具５３に発生する振動（図８に矢印で示す）を拘束している。このため、支持具５３による超音波ホーン５１のボンディングヘッドの取り付け方によって、例えば、ネジの締め付け力、支持具５３とボンディングヘッド５５との密着状態等により、超音波ホーン５１のインピーダンスのばらつきが発生し、ホーン５２の振動が安定しないことがある。
【００１１】
そこで、本発明は、従来のボンディング用超音波ホーンの改良を試みてなされたものであって、半導体チップに荷重を加えてもコレット先端面を水平に保ち均一な超音波振動及び荷重の印加することが可能なボンディング用超音波ホーン及びこれを備えたボンディング装置を提供することを目的とする。
【００１２】
また、ボンディング用超音波ホーンの支持具に発生する振動を拘束することなしにボンディングヘッドに取り付けが可能であり、ボンディング用超音波ホーンのインピーダンスのバラツキを抑制することが可能なボンディング用超音波ホーン及びこれを備えたボンディング装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明によるボンディング用超音波ホーンは、超音波振動を印加してボンディング工具により接合対象物と被接合部材とを接合するボンディング用超音波ホーンであって、
超音波振動を発生する振動子と、前記振動子の振動をボンディング工具に伝達する振動伝達部材と、前記振動伝達部材のノード位置に設けた支持部材とを有し、
前記支持部材は、前記振動伝達部材の振動方向に対して垂直に設けた自由端部と、前記自由端部と一体を成して前記振動伝達部材の振動方向に対して水平に設けた連結部と、前記連結部の先端に設けた固定端部と、前記固定端部と一体を成した固定部とから構成され、
前記支持部材の自由端部の端面から連結部の固定端部までの長さＬは、前記振動伝達部材の振動時にノード位置に発生する振動と連結部の断面から理論的に求められるたわみ振動における長さをｓとし、前記自由端部の厚さをｄとしたとき
ｓ≦Ｌ≦ｓ＋ｄ
となるように設定したものである。
【００１４】
また、本発明によるボンディング用超音波ホーンは、超音波振動を印加してボンディング工具により接合対象物と被接合部材とを接合するボンディング用超音波ホーンであって、
超音波振動を発生する振動子と、前記振動子の振動をボンディング工具に伝達する振動伝達部材と、前記振動伝達部材のノード位置に設けた支持部材とを有し、
前記支持部材は、前記振動伝達部材の振動方向に対して垂直に設けた自由端部と、前記自由端部と一体を成して前記振動伝達部材の振動方向と水平に設けた連結部と、前記連結部の先端に設けた固定端部と、前記固定端部と一体をなした固定部とからなり、前記固定部を接合対象物と被接合部材との接合時に前記ボンディング工具に発生する反発力の方向と同一の方向より圧接機構に固定し、
前記支持部材の自由端部の端面から連結部の固定端部までの長さＬは、前記振動伝達部材の振動時にノード位置に発生する振動と連結部の断面から理論的に求められるたわみ振動における長さをｓとし、前記自由端部の厚さをｄとしたとき
ｓ≦Ｌ≦ｓ＋ｄ
となるように設定したものである。
【００１６】
また、本発明によるボンディング用超音波ホーンの前記支持部材の自由端部は、前記振動伝達部材のノード位置に発生する振動をたわみ振動の周波数で振動するようにしたものである。
【００１８】
また、本発明によるボンディング用超音波ホーンは、前記振動伝達部材のノード位置からボンディング工具の装着側の振動伝達部材先端までの長さを、λ（波長）／４の奇数倍になるようにしたものである。
【００１９】
また、本発明によるボンディング装置は、超音波振動を印加してボンディング工具により接合対象物と被接合部材とを接合するボンディング装置であって、
超音波振動を発生する振動子と、前記振動子の振動をボンディング工具に伝達する振動伝達部材と、前記振動伝達部材のノード位置に設けた支持部材とを有し、前記支持部材は、前記振動伝達部材の振動方向に対して垂直に設けた自由端部と、前記自由端部と一体を成して前記振動伝達部材の振動方向と水平に設けた連結部と、前記連結部の先端に設けた固定端部と、前記固定端部と一体をなした固定部とからなり、前記固定部を接合対象物と被接合部材との接合時に前記ボンディング工具に発生する反発力の方向と同一の方向より圧接機構に固定し、前記支持部材の自由端部の端面から連結部の固定端部までの長さＬは、前記振動伝達部材の振動時にノード位置に発生する振動と連結部の断面から理論的に求められるたわみ振動における長さをｓとし、前記自由端部の厚さをｄとしたとき
ｓ≦Ｌ≦ｓ＋ｄ
となるように設定したボンディング用超音波ホーンを備え、
前記ボンディング用超音波ホーンに押圧力を付与する圧接機構と、
前記ボンディング用超音波ホーン及び前記圧接機構の制御を行う制御手段とを有するようにしたものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明によるボンディング用超音波ホーン及びこれを備えたボンディング装置の実施の形態について、図１乃至図７を参照して説明する。
【００２１】
図１は、本発明によるボンディング用超音波ホーンの実施の形態を示す斜視図、図２は、図１に示すボンディング用超音波ホーンの平面図、図３（ａ）は、図１に示すボンディング用超音波ホーンの右側面図、図３（ｂ）は、図１に示すボンディング用超音波ホーンの振動モードを示す図、図４は、ボンディング用超音波ホーンの圧接機構への取付を示す展開図、図５は、ボンディング用超音波ホーンの支持部材のたわみ振動状態を示す図であり（ａ）は、伝達部材が縮んだときの支持部材のたわみ振動状態、（ｂ）は伝達部材が延びたときの支持部材のたわみ振動状態を示す図、図６は支持部材の自由端部の端面から固定端面までの長さ（Ｌ）と、自由端部の厚さを（ｄ）を示す図、図７は、本発明によるボンディング用超音波ホーンを備えたボンディング装置の構成を示す図である。なお、図８に示す従来のボンディング用超音波ホーンと同一の構成及び機能を有する部分については同じ符号を用いて説明する。
【００２２】
図１及び図２（ａ）に示すように、ボンディング用超音波ホーン（以下、超音波ホーンと記す）１は、所定の周波数の超音波振動を発生する振動子４と、振動子４と結合して振動子４からの超音波振動をボンディング工具に伝播する振動伝達部材２と、振動伝達部材２を支持固定する支持部材３とを有する。
【００２３】
図１乃至図７に示すように、振動子４は、例えばＰＺＴ（ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ：圧電）等からなる電歪素子４ａと、電歪素子４ａに所定の周波数の電圧を供給する電極４ｂと、電歪素子４ａを振動伝達部材２と挟み込むための裏打板４ｃと、電歪素子４ａを振動伝達部材２及び裏打板４ｃとに密着させて固定するためのボルト４ｄで構成されている。
【００２４】
振動子４は、ケーブルを介して発振器１８（図７に示す）から所定の周波数の電圧が印加されて、超音波振動を発生する。発振器１８から印加される電圧の周波数は、３０ｋＨｚ〜１５０ｋＨｚのものが使用可能である。しかして、本実施の形態は、３０ｋＨｚ〜１５０ｋＨｚのうち、６０ｋＨｚの高周波を使用している。
【００２５】
振動子４を駆動する発振器１８は、所定の周波数を発振する発振回路と、発振回路から発振される周波数により駆動する駆動回路と、駆動回路の駆動周波数を電力増幅する増幅回路と、振動子４への駆動力を付与すると共に振動子４とのインピーダンスの整合を行うタンク回路と、タンク回路の出力を受けて発振回路に振幅帰還を行う振幅帰還回路とからなるものである。
【００２６】
図１及び図２に示すように、振動伝達部材２は、第１の振動伝達部２ａと第２の振動伝達部２ｂとで構成されている。なお、第１の振動伝達部２ａと第２の振動伝達部２ｂは、同一部材で一体に形成されている。第１の振動伝達部２ａは四角柱の形状を成し、超音波振動の進行方向ｕと垂直な面には振動子４が取り付けられている。また、超音波振動の進行方向ｕと垂直な他の面は第２の振動伝達部２ｂと接している。第２の振動伝達部２ｂの両側面は、緩やかなテーパーを有している。このため、超音波振動の進行に伴って、超音波振動の進行方向ｕと垂直な第２の振動伝達部２ｂの断面積は、減少するようになっている。また、第２の振動伝達部２ｂの先端部付近にはボンディング工具１０を保持するためのツール挿入部７が設けられている。ボンディング工具１０は、ツール挿入部７でツール止めネジ８により固定される。なお、振動伝達部材２は、ジュラルミン、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、アルミニウム、チタン合金、超硬等の金属から形成されている。
【００２７】
次に、図３を用いて超音波ホーン１の振動モードについて述べる。図３（ｂ）に示すように、振動伝達部材２の超音波振動の進行方向ｕに於ける縦振動の変位分布（振幅）は、節（ノード）の位置で縦振動の振幅の大きさがゼロであり、その後、超音波振動が拡大されて伝達し、第２の振動伝達部２ｂで増幅される。
【００２８】
図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、振動伝達部材２のノード位置からボンディング工具１０の装着側の先端までの長さは、超音波振動の波長（λ）の１／４（λ／４）の奇数倍に設定されている。本実施の形態では、振動子４が発生する超音波振動の進行方向ｕにおける振動伝達部材２のノード位置から先端までの長さは、λ／４となっている。なお、超音波駆動周波数が１２０ＫＨｚでは、振動伝達部材２のノード位置からホーン先端までの長さを、（λ／４）の奇数倍の（３λ／４）に設定するようにする。
【００２９】
次に、支持部材３の構成及び作用について述べる。図１及び図２に示すように支持部材３は、振動伝達部２の節（ノード）位置に超音波振動の進行方向に垂直に設けた自由端部３ａと、自由端部３ａと一体を成してホーンの振動方向と水平に設けた連結部３ｃと、連結部３ｃの先端に設けた固定端部３ｂと、固定端部３ｂと一体を成した固定部３ｄとから構成したものである。連結部３ｃは、振動伝達部２及び固定部３ｄに接触しないように空間が設けられており、棒状の形状となっている。固定部３ｄには、超音波ホーン１を圧接機構１５にネジで固定するための貫通穴３ｅが設けられている。また、固定部３ｄは、超音波ホーン１を圧接機構１５に固定する際に、振動伝達部材２の上面が圧接機構１５に接触しないように、段差が設けられている。
【００３０】
超音波ホーン１の圧接機構１５への取付は、図４に示すように、接合対象物と被接合部材との接合時にボンディング工具１０に発生する反発力（Ｆ）の方向と同一の方向より、ネジ６を固定部３ｄの貫通穴３ｅに挿入して圧接機構１５の超音波ホーン取付金具１５ｄに設けられたネジ穴で固定するようにする。これにより、ボンディングに荷重を印加してしても、超音波ホーン１の固定部３ｄが支点となって振動伝達部材２が撓むことがないため、ボンディング工具１０は、接合対象物に均等に荷重を加えることができる。
【００３１】
次に、振動伝達部材２の超音波振動によって、支持部材３に発生する振動について詳述する。金属体は、一般にポアソン比が０．３前後であり、振動方向に歪み（縦歪み）が生ずると、歪みの方向と垂直に歪み（横歪み）が生じる。すなわち、振動伝達部材２には超音波振動によって縦歪みの振動が発生し、超音波振動の進行方向ｕに垂直な横歪みの振動が発生する。また、超音波振動の進行方向ｕに垂直に生ずる振動の振幅は、節（ノード）位置で最大となる。
【００３２】
図５は、ボンディング用超音波ホーン１の支持部材３のたわみ振動状態を点線で示した図であり（ａ）は、振動伝達部材２が縮んだときの支持部材３のたわみ振動状態を示し、（ｂ）は振動伝達部材２が延びたときの支持部材３のたわみ振動状態を示す図である。図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、節（ノード）位置で発生する矢印で示す振動は、超音波振動の進行方向ｕと垂直に振動している。
【００３３】
支持部材３に発生する振動の周波数は、振動子４の駆動周波数と同じ周波数であり、振動子４の駆動周波数が６０ＫＨｚの場合には、６０ＫＨｚである。
【００３４】
支持部材３に発生するたわみ振動を強制的に拘束すると、振動伝達部材２の縦振動に影響を与えて、縦振動が不安定になることがある。このため、従来のように、振動伝達部材２の節（ノード）を支持具で直接ボンディングヘッドに固定すると、振動伝達部材２の節（ノード）位置で発生する振動を拘束してしまう。
【００３５】
以下に、振動伝達部材２の節（ノード）位置に発生する振動を拘束することなく、ボンディングヘッドに取り付けることができる支持部材３について述べる。
【００３６】
最初に、たわみ振動について数式を用いて説明する。断面が一様で真っ直ぐな棒の一端を固定して、他端を自由に振動できるように設定した場合に、たわみ振動数ｆで振動する棒の長さ（ｓ）は、式（１）で表される。
【００３７】
【数１】

【００３８】
ただし、ｍｉは規定定数でありｉは振動モードの次数を表す、Ｒは棒の断面形状により決定される回転半径、ｃは棒の材質中における音速、ｆは振動周波数である。なお、たわみ振動の振動モードは１次振動モードとする。
【００３９】
１次振動モードにおけるｍｉは１．８７５、棒の断面形状を高さＨ、幅Ｂの長方形とすると回転半径Ｒは、０．２８９Ｈとなる。なお、棒の固定した端を固定端と称し、自由に振動できる端を自由端と称する。
【００４０】
式（１）にｍ１，Ｒ、ｃ、ｆの値を代入して計算することにより、棒の固定端から自由端までの長さ（ｓ）が算出される。
【００４１】
以下に、支持部材３における振動について上記の棒のたわみ振動と比較して述べる。振動伝達部の節（ノード）に位置する自由端部３ａは、前述した棒の自由端に相当し、棒の固定端は、固定部３ｄと一体となった固定端部３ｂに相当する。また、棒の長さ（ｓ）の部分は、自由端部３ａと一体に形成した連結部３ｃに相当する。また、支持部材３に発生する振動は、前述したように、超音波振動子の駆動周波数と一致するため、式（１）より算出されるたわみ振動の長さ（ｓ）を有するように連結部３ｃを構成することにより、支持部材３で発生する振動を連結部３ｃのたわみ振動数で吸収することができる。これにより、振動伝達部の節（ノード）を拘束することがなくなり、振動伝達部材２の縦振動に影響を及ぼさない。
【００４２】
図６に示すように、支持部材３の自由端部３ａの端面から連結部３ｃの固定端部３ｂまでの長さ（Ｌ）は、振動伝達部材２の振動時にノード位置に発生する振動と連結部３ｃの断面積から理論的に求められるたわみ振動の１次モードにおける長さをｓとし、自由端部３ａの厚さをｄとしたとき
ｓ≦Ｌ≦ｓ＋ｄ
となるように設定するようにする。
【００４３】
上述した支持部材３を超音波ホーン取付金具１５ｄに固定しない状態と、超音波ホーン取付金具１５ｄに固定した状態での、インピーダンスの特性の測定を行い、支持部材３を超音波ホーン取付金具１５ｄに固定した状態でもインピーダンスの特性の劣化がなく良好な特性を示すことを確認した。
【００４４】
次に、本発明によるボンディング用超音波ホーン１を備えたボンディング装置について、図７を参照して説明する。
【００４５】
図７に示すように、ボンディング装置は、接合対象物２２及び接対象物２２が接合される被接合部材２３が載置される載置台１６と、接合対象物２２に超音波振動を印加して接合対象物２２としての半導体チップと被接合部材２３としての基板のリードとを接合する超音波ホーン１と、超音波ホーン１を保持し、この超音波ホーン１に押圧力を付与する圧接機構１５と、超音波ホーン１の振動子４に所定の周波数の電圧を印加する発振器１８と、制御部（ＣＰＵ）１７とを有する。
【００４６】
制御手段としての制御部（ＣＰＵ）１７は、マイクロコンピュータ等で構成されて装置全体の制御を行うものであり、外部の図示せぬ操作手段からの操作指令に基づいて作動する。
【００４７】
載置台１６は、図示せぬ搬送手段により搬送される被接合部材２３を所定の位置に位置決め可能である。しかして、載置台１６を制御部１７からの制御信号に基づいて矢印ｘ方向及びｙ方向（図７の紙面に垂直な方向）の二次元方向に移動可能としてもよい。
【００４８】
圧接機構１５は、モータ等を有し超音波ホーン１を矢印ｚ方向に昇降動作させて位置決めする駆動部１５ａと、モータ、エアシリンダ及び油圧シリンダ等で構成され、ロッド１５ｃの突出量を可変して先端部に取り付けられた超音波ホーン取付金具１５ｄを介して超音波ホーン１による接合対象物２２への押圧力を付与する荷重機構部１５ｂとで構成されている。また、駆動部１５ａの移動量及び荷重機構部１５ｂによるロッド１５ｃの突出量は、制御部（ＣＰＵ）１７により制御される。
【００４９】
次に、上記の構成からなるボンディング装置の動作について説明する。図７に示すように、載置台１６上に接合対象物２２及び被接合部材２３が載置位置決めされると、駆動部１５ａが作動して超音波ホーン１が矢印ｚ方向に下降して所定の高さに位置決めされる。続いて、荷重機構部１５ｂが作動して超音波ホーン１のボンディングツ工具１０が接合対象物２２に当接して一定の圧力で押圧して振動子４からの超音波振動が印加されて接合対象物２２と被接合部材２３との接合が行われる。次に、駆動部１５ａ及び荷重機構部１５ｂを作動させて超音波ホーン１を所定の高さまで上昇させて次のボンディング接続に備える。そして、前記動作を繰り返して接合対象物２２と被接合部材２３とのボンディング接続を繰り返す。
【００５０】
以上述べたように、本発明によるボンディング用超音波ホーン及びこれを備えたボンディング装置は、ボンディング工具１０が接合対象物２２としてのＩＣチップに対して平行な振動を行い、振動伝達部材２のたわみや変形が無く、また、支持具に発生する振動を拘束することがないため、安定したボンディングが可能となる。
【００５１】
本発明による超音波ホーン１は、接合対象物２２としてＩＣチップ等の電子部品、被接合部材２３として基板上に形成されたリードとのボンディング接続について述べたが、ワイヤを使用した接合対象物２２及び被接合部材２３のワイヤボンディングにおける超音波ホーンに対しても使用可能である。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のボンディング用超音波ホーンによれば、接合対象物と被接合部材との接合時に前記ボンディング工具に発生する反発力の方向と同一の方向より、前記ボンディング用超音波ホーンの前記支持部材を圧接機構に固定することにより、振動伝達部材に高荷重が付加された場合であっても、振動伝達部材の撓みや変形が抑止され、ボンディング工具の先端面を水平に保ち均一な超音波振動及び荷重の印加することが可能で超音波振動を高効率で印加することができる。
【００５３】
また、本発明によるボンディング用超音波ホーンは、ボンディング用超音波ホーンの支持具に発生する振動を拘束することなしにホーンの取り付けを行うことができるため、超音波ホーンのインピーダンスのバラツキが抑制されて、ボンディング工具は安定した振動を行うため、均一なボンディングが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるボンディング用ホーンの実施の形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示すボンディング用超音波ホーンの平面図である。
【図３】（ａ）は、図１に示すボンディング用超音波ホーンの右側面図、（ｂ）は、図１に示すボンディング用超音波ホーンの振動モードを示す図である。
【図４】ボンディング用超音波ホーンの圧接機構への取付を示す展開図である。
【図５】ボンディング用超音波ホーンの支持部材のたわみ振動状態を示す図であり（ａ）は、伝達部材が縮んだときの支持部材のたわみ振動状態、（ｂ）は伝達部材が延びたときの支持部材のたわみ振動状態を示す図である。
【図６】支持部材の自由端部の端面から固定端面までの長さ（Ｌ）と、自由端部の厚さを（ｄ）を示す図である。
【図７】本発明によるボンディング用超音波ホーンを備えたボンディング装置の構成を示す図である。
【図８】従来のボンディング用超音波ホーンの構成を示す斜視図である。
【図９】従来のボンディング用超音波ホーンの半導体チップと基板のリードとの接合時のボンディングツールに作用する荷重、反発力を示す図である。
【符号の説明】
１、５１超音波ホーン
２、５２振動伝達部材（ホーン）
２ａ第１の振動伝達部
２ｂ第２の振動伝達部
３支持部材
３ａ自由端部
３ｂ固定端部
３ｃ連結部
３ｄ固定部
３ｅ貫通穴
４振動子
４ａ電歪素子
４ｂ電極
４ｃ裏打板
４ｄボルト
７ツール挿入部
８ツール止めネジ
１０ボンディング工具（ボンディングツール）
１５圧接機構
１５ａ駆動部
１５ｂ荷重機構部
１５ｃロッド
１５ｄ超音波ホーン取付金具
１６載置台
１７制御部（ＣＰＵ）
１８発振器
２２接合対象物（半導体チップ）
２３被接合部材
５３支持具
５３ａ取付穴
５５ボンディングヘッド[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a bonding ultrasonic horn for bonding a surface electrode formed on a pad of a semiconductor chip and a wiring lead formed on a substrate, and a bonding apparatus including the same.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a bonding apparatus for bonding a surface electrode formed on a pad (bump) of a semiconductor chip (for example, flip chip) and a wiring lead formed on a substrate by ultrasonic vibration, the bonding apparatus shown in FIG. What uses the ultrasonic horn 51 is known. As shown in FIG. 8, a conventional bonding ultrasonic horn 51 includes a vibration transmitting member (horn) 52 coupled to the vibrator 4, a bonding tool 10 attached to the tip of the horn 52, and the ultrasonic horn 51. It is comprised with the support tool 53 to support. The support tool 53 is provided at a position of a node (node) of longitudinal vibration of the horn 52. As shown in FIG. 8, the ultrasonic horn 51 is fixed to the bonding head 55 in the same direction as the longitudinal vibration direction of the horn 52 with a bolt 6 from an attachment hole 53 a provided in the support 53.
[0003]
The bonding ultrasonic horn 51 presses and joins the semiconductor chip to the wiring leads formed on the substrate by the bonding tool 10. At this time, ultrasonic vibration is applied to the semiconductor chip by the bonding tool 10. Moreover, it may join by adding heat etc. if necessary.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-340598
[Patent Document 2]
Design Registration No. 1135907 Gazette [0006]
[Patent Document 3]
Design Registration No. 1136066 Gazette [0007]
[Problems to be solved by the invention]
Ultrasonic vibration is applied to the bonding tool 10 by the ultrasonic horn 51 at the time of joining the semiconductor chip and the substrate lead, and at this time, as shown in FIG. Is added. When a load is applied while being in contact with the semiconductor chip 22, the horn 52 is bent with the screw 6 inserted into the support 53 as a fulcrum, and the application of the load to the bumps of the semiconductor chip 22 of the bonding tool 10 and ultrasonic waves are performed. The transmission of vibrations becomes non-uniform, and incompletely joined electrodes are generated, which may cause the joining state to vary.
[0008]
As shown in FIG. 9, when a load is applied, a repulsive force from the semiconductor chip 22 acts on the bonding tool 10.
[0009]
In addition, a longitudinal distortion vibration is generated in the horn 52 by the ultrasonic vibration, and a lateral distortion vibration perpendicular to the traveling direction of the ultrasonic vibration is generated. Note that the amplitude of the vibration generated perpendicular to the traveling direction of the ultrasonic vibration becomes maximum at the node position. If the vibration generated at the node position is restricted, the ultrasonic vibration of the horn is affected.
[0010]
Since the conventional ultrasonic horn 51 is fixed to the bonding head 55 by a support 53, vibrations (indicated by arrows in FIG. 8) generated on the support 53 of the ultrasonic horn 51 are constrained. For this reason, depending on how the bonding head of the ultrasonic horn 51 is attached by the support tool 53, for example, the impedance variation of the ultrasonic horn 51 occurs due to the screw tightening force, the contact state between the support tool 53 and the bonding head 55, and the like. In addition, the vibration of the horn 52 may not be stable.
[0011]
Accordingly, the present invention has been made in an attempt to improve the conventional ultrasonic horn for bonding, and even when a load is applied to the semiconductor chip, the collet tip surface is kept horizontal and uniform ultrasonic vibration and load are applied. An object of the present invention is to provide an ultrasonic horn for bonding and a bonding apparatus including the same.
[0012]
Moreover, the ultrasonic horn for bonding which can be attached to the bonding head without restraining the vibration generated in the support of the ultrasonic horn for bonding and can suppress variation in impedance of the ultrasonic horn for bonding. It is another object of the present invention to provide a bonding apparatus including the same.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
An ultrasonic horn for bonding according to the present invention is an ultrasonic horn for bonding in which an ultrasonic vibration is applied and a bonding object and a member to be bonded are bonded by a bonding tool,
A vibrator that generates ultrasonic vibrations, a vibration transmission member that transmits the vibration of the vibrator to a bonding tool, and a support member provided at a node position of the vibration transmission member,
The support member includes a free end portion provided perpendicular to the vibration direction of the vibration transmission member, and a connecting portion provided integrally with the free end portion and provided horizontally with respect to the vibration direction of the vibration transmission member. And a fixed end provided at the tip of the connecting portion, and a fixed portion integrated with the fixed end ,
The length L from the end surface of the free end of the support member to the fixed end of the connecting portion is the flexural vibration theoretically determined from the vibration generated at the node position when the vibration transmitting member vibrates and the cross section of the connecting portion. When the length is s and the thickness of the free end is d
s ≦ L ≦ s + d
It is set to become .
[0014]
Moreover, the ultrasonic horn for bonding according to the present invention is an ultrasonic horn for bonding which applies an ultrasonic vibration to bond an object to be bonded and a member to be bonded with a bonding tool,
A vibrator that generates ultrasonic vibrations, a vibration transmission member that transmits the vibration of the vibrator to a bonding tool, and a support member provided at a node position of the vibration transmission member,
The support member includes a free end portion provided perpendicular to the vibration direction of the vibration transmission member, and a connecting portion provided integrally with the free end portion and provided horizontally with the vibration direction of the vibration transmission member; A repulsion generated in the bonding tool at the time of joining the object to be joined and the member to be joined, comprising a fixed end provided at the tip of the connecting part and a fixed part integrated with the fixed end. Fix to the pressure contact mechanism in the same direction as the force direction ,
The length L from the end surface of the free end of the support member to the fixed end of the connecting portion is the flexural vibration theoretically determined from the vibration generated at the node position when the vibration transmitting member vibrates and the cross section of the connecting portion. When the length is s and the thickness of the free end is d
s ≦ L ≦ s + d
It is set to become .
[0016]
Further, the free end portion of the support member of the ultrasonic horn for bonding according to the present invention is adapted to vibrate vibration generated at a node position of the vibration transmitting member at a frequency of flexural vibration.
[0018]
In the ultrasonic horn for bonding according to the present invention, the length from the node position of the vibration transmitting member to the tip of the vibration transmitting member on the bonding tool mounting side is an odd multiple of λ (wavelength) / 4. Is.
[0019]
Further, the bonding apparatus according to the present invention is a bonding apparatus for bonding an object to be bonded and a member to be bonded with a bonding tool by applying ultrasonic vibration,
A vibrator that generates ultrasonic vibration; a vibration transmission member that transmits the vibration of the vibrator to a bonding tool; and a support member that is provided at a node position of the vibration transmission member. A free end provided perpendicular to the vibration direction of the transmission member, a connecting portion formed integrally with the free end portion and provided horizontally with the vibration direction of the vibration transmitting member, and provided at the tip of the connecting portion A fixed end portion and a fixed portion integrated with the fixed end portion, and the same direction as the direction of the repulsive force generated in the bonding tool when the fixed portion is bonded to the member to be bonded. The length L from the end surface of the free end of the support member to the fixed end of the connecting portion is theoretically determined from the vibration generated at the node position when the vibration transmitting member vibrates and the cross section of the connecting portion. Required flexural vibration Was a s, when the thickness of the free end portion is d
s ≦ L ≦ s + d
Equipped with an ultrasonic horn for bonding set to
A pressure contact mechanism for applying a pressing force to the bonding ultrasonic horn;
The ultrasonic horn for bonding and the control means for controlling the pressure contact mechanism are provided.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, an embodiment of an ultrasonic horn for bonding according to the present invention and a bonding apparatus provided with the same will be described with reference to FIGS.
[0021]
1 is a perspective view showing an embodiment of an ultrasonic horn for bonding according to the present invention, FIG. 2 is a plan view of the ultrasonic horn for bonding shown in FIG. 1, and FIG. 3 (a) is a bonding shown in FIG. FIG. 3B is a diagram showing the vibration mode of the bonding ultrasonic horn shown in FIG. 1, and FIG. 4 is a development showing the attachment of the bonding ultrasonic horn to the pressure contact mechanism. 5A and 5B are diagrams showing a flexural vibration state of the support member of the bonding ultrasonic horn. FIG. 5A is a flexural vibration state of the support member when the transmission member is contracted, and FIG. FIG. 6 is a diagram showing the flexural vibration state of the support member at the time, FIG. 6 is a diagram showing the length (L) from the end surface of the free end of the support member to the fixed end surface, and the thickness of the free end (d), FIG. 7 shows an ultrasonic horn for bonding according to the present invention. And is a diagram showing a configuration of a bonding apparatus. In addition, the part which has the same structure and function as the conventional ultrasonic horn for bonding shown in FIG. 8 is demonstrated using the same code | symbol.
[0022]
As shown in FIGS. 1 and 2A, a bonding ultrasonic horn (hereinafter referred to as an ultrasonic horn) 1 is coupled to a vibrator 4 that generates ultrasonic vibration of a predetermined frequency, and the vibrator 4. Thus, the vibration transmission member 2 that propagates ultrasonic vibration from the vibrator 4 to the bonding tool and the support member 3 that supports and fixes the vibration transmission member 2 are provided.
[0023]
As shown in FIGS. 1 to 7, the vibrator 4 includes an electrostrictive element 4a made of, for example, PZT (piezoelectric), an electrode 4b that supplies a voltage having a predetermined frequency to the electrostrictive element 4a, and an electrostrictive element. A backing plate 4c for sandwiching the element 4a with the vibration transmitting member 2 and a bolt 4d for fixing the electrostrictive element 4a in close contact with the vibration transmitting member 2 and the backing plate 4c.
[0024]
The vibrator 4 is applied with a voltage of a predetermined frequency from an oscillator 18 (shown in FIG. 7) via a cable, and generates ultrasonic vibration. The frequency of the voltage applied from the oscillator 18 can be 30 kHz to 150 kHz. Therefore, the present embodiment uses a high frequency of 60 kHz out of 30 kHz to 150 kHz.
[0025]
The oscillator 18 that drives the vibrator 4 includes an oscillation circuit that oscillates at a predetermined frequency, a drive circuit that is driven by a frequency oscillated from the oscillation circuit, an amplification circuit that amplifies the drive frequency of the drive circuit, and the vibrator 4. A tank circuit that applies a driving force to the oscillator 4 and performs impedance matching with the vibrator 4 and an amplitude feedback circuit that receives the output of the tank circuit and performs amplitude feedback to the oscillation circuit.
[0026]
As shown in FIG.1 and FIG.2, the vibration transmission member 2 is comprised by the 1st vibration transmission part 2a and the 2nd vibration transmission part 2b. In addition, the 1st vibration transmission part 2a and the 2nd vibration transmission part 2b are integrally formed by the same member. The first vibration transmitting portion 2a has a quadrangular prism shape, and a vibrator 4 is attached to a surface perpendicular to the ultrasonic vibration traveling direction u. Further, the other surface perpendicular to the traveling direction u of the ultrasonic vibration is in contact with the second vibration transmitting portion 2b. Both side surfaces of the second vibration transmitting portion 2b have a gentle taper. For this reason, the cross-sectional area of the 2nd vibration transmission part 2b perpendicular | vertical to the advancing direction u of ultrasonic vibration decreases with progress of ultrasonic vibration. Further, a tool insertion portion 7 for holding the bonding tool 10 is provided in the vicinity of the distal end portion of the second vibration transmitting portion 2b. The bonding tool 10 is fixed by a tool set screw 8 at the tool insertion portion 7. The vibration transmitting member 2 is made of a metal such as duralumin, stainless steel (SUS), aluminum, titanium alloy, or cemented carbide.
[0027]
Next, the vibration mode of the ultrasonic horn 1 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 3 (b), the displacement distribution (amplitude) of the longitudinal vibration in the traveling direction u of the ultrasonic vibration of the vibration transmitting member 2 is the magnitude of the amplitude of the longitudinal vibration at the position of the node (node). Then, the ultrasonic vibration is magnified and transmitted, and is amplified by the second vibration transmission unit 2b.
[0028]
As shown in FIGS. 3A and 3B, the length from the node position of the vibration transmitting member 2 to the tip on the mounting side of the bonding tool 10 is 1/4 of the wavelength (λ) of the ultrasonic vibration. It is set to an odd multiple of (λ / 4). In the present embodiment, the length from the node position to the tip of the vibration transmitting member 2 in the traveling direction u of the ultrasonic vibration generated by the vibrator 4 is λ / 4. When the ultrasonic drive frequency is 120 KHz, the length from the node position of the vibration transmitting member 2 to the horn tip is set to (3λ / 4) which is an odd multiple of (λ / 4).
[0029]
Next, the configuration and operation of the support member 3 will be described. As shown in FIGS. 1 and 2, the support member 3 is integrally formed with a free end 3a provided at a node position of the vibration transmitting portion 2 and perpendicular to the traveling direction of the ultrasonic vibration, and the free end 3a. The connecting portion 3c is provided horizontally with the vibration direction of the horn, the fixed end 3b is provided at the tip of the connecting portion 3c, and the fixed portion 3d is integrated with the fixed end 3b. The connecting portion 3c is provided with a space so as not to contact the vibration transmitting portion 2 and the fixed portion 3d, and has a rod shape. The fixing portion 3d is provided with a through hole 3e for fixing the ultrasonic horn 1 to the pressure contact mechanism 15 with a screw. Further, the fixing portion 3 d is provided with a step so that the upper surface of the vibration transmitting member 2 does not contact the pressure contact mechanism 15 when the ultrasonic horn 1 is fixed to the pressure contact mechanism 15.
[0030]
As shown in FIG. 4, the ultrasonic horn 1 is attached to the pressure contact mechanism 15 from the same direction as the direction of the repulsive force (F) generated in the bonding tool 10 when the object to be bonded and the member to be bonded are bonded. The screw 6 is inserted into the through hole 3e of the fixing portion 3d and fixed with the screw hole provided in the ultrasonic horn mounting bracket 15d of the pressure contact mechanism 15. As a result, even if a load is applied to the bonding, the vibration transmitting member 2 does not bend with the fixed portion 3d of the ultrasonic horn 1 serving as a fulcrum. A load can be applied.
[0031]
Next, the vibration generated in the support member 3 due to the ultrasonic vibration of the vibration transmitting member 2 will be described in detail. A metal body generally has a Poisson's ratio of around 0.3, and when strain (longitudinal strain) occurs in the vibration direction, strain (lateral strain) occurs perpendicular to the strain direction. That is, the vibration transmission member 2 generates longitudinal distortion due to the ultrasonic vibration, and generates lateral distortion that is perpendicular to the traveling direction u of the ultrasonic vibration. Further, the amplitude of the vibration generated perpendicular to the traveling direction u of the ultrasonic vibration becomes maximum at the node position.
[0032]
FIG. 5 is a diagram showing a bending vibration state of the supporting member 3 of the ultrasonic horn 1 for bonding with a dotted line (a) shows a bending vibration state of the supporting member 3 when the vibration transmitting member 2 is contracted, (B) is a figure which shows the bending vibration state of the supporting member 3 when the vibration transmission member 2 is extended. As shown in FIGS. 5A and 5B, the vibration indicated by the arrow generated at the node position vibrates perpendicularly to the traveling direction u of the ultrasonic vibration.
[0033]
The frequency of vibration generated in the support member 3 is the same frequency as the driving frequency of the vibrator 4, and is 60 KHz when the driving frequency of the vibrator 4 is 60 KHz.
[0034]
If the flexural vibration generated in the support member 3 is forcibly constrained, the vertical vibration of the vibration transmitting member 2 is affected and the vertical vibration may become unstable. For this reason, if the node of the vibration transmission member 2 is directly fixed to the bonding head with a support as in the prior art, vibration generated at the position of the node of the vibration transmission member 2 is constrained.
[0035]
The support member 3 that can be attached to the bonding head without restraining the vibration generated at the node position of the vibration transmitting member 2 will be described below.
[0036]
First, the flexural vibration will be described using mathematical expressions. When one end of a straight bar having a uniform cross section is fixed and the other end can be freely vibrated, the length (s) of the bar that vibrates at the flexural frequency f is given by equation (1). expressed.
[0037]
[Expression 1]

[0038]
Here, mi is a specified constant, i represents the order of the vibration mode, R is the radius of rotation determined by the cross-sectional shape of the rod, c is the speed of sound in the material of the rod, and f is the vibration frequency. The vibration mode of flexural vibration is the primary vibration mode.
[0039]
In the primary vibration mode, mi is 1.875, and when the cross-sectional shape of the rod is a rectangle having a height H and a width B, the turning radius R is 0.289H. Note that the fixed end of the rod is referred to as a fixed end, and the end that can freely vibrate is referred to as a free end.
[0040]
The length (s) from the fixed end to the free end of the rod is calculated by substituting the values of m1, R, c, and f into Equation (1).
[0041]
Hereinafter, the vibration in the support member 3 will be described in comparison with the flexural vibration of the rod. The free end 3a located at the node of the vibration transmitting portion corresponds to the above-described free end of the rod, and the fixed end of the rod corresponds to the fixed end 3b integrated with the fixed portion 3d. Further, the length (s) portion of the rod corresponds to the connecting portion 3c formed integrally with the free end portion 3a. Since the vibration generated in the support member 3 coincides with the driving frequency of the ultrasonic vibrator as described above, the connecting portion has the length (s) of the flexural vibration calculated from the equation (1). By configuring 3c, vibration generated in the support member 3 can be absorbed by the flexural frequency of the connecting portion 3c. As a result, the nodes of the vibration transmission portion are not restrained, and the longitudinal vibration of the vibration transmission member 2 is not affected.
[0042]
As shown in FIG. 6, the length (L) from the end face of the free end 3 a of the support member 3 to the fixed end 3 b of the connecting portion 3 c is connected to the vibration generated at the node position when the vibration transmitting member 2 vibrates. S ≦ L ≦ s + d where s is the length of the first mode of flexural vibration theoretically determined from the cross-sectional area of the portion 3c, and d is the thickness of the free end 3a.
Set to be.
[0043]
Impedance characteristics are measured when the support member 3 is not fixed to the ultrasonic horn mounting bracket 15d and when the support member 3 is fixed to the ultrasonic horn mounting bracket 15d, and the support member 3 is attached to the ultrasonic horn mounting bracket 15d. It was confirmed that even in the fixed state, there was no deterioration in impedance characteristics and good characteristics were exhibited.
[0044]
Next, a bonding apparatus including the bonding ultrasonic horn 1 according to the present invention will be described with reference to FIG.
[0045]
As shown in FIG. 7, the bonding apparatus applies ultrasonic vibration to the mounting table 16 on which the bonding target 22 and the member to be bonded 23 to which the bonding target 22 is bonded, and the bonding target 22 are applied. An ultrasonic horn 1 for bonding a semiconductor chip as a bonding target 22 and a lead of a substrate as a member to be bonded 23, a pressure contact mechanism 15 that holds the ultrasonic horn 1 and applies a pressing force to the ultrasonic horn 1. And an oscillator 18 that applies a voltage of a predetermined frequency to the vibrator 4 of the ultrasonic horn 1 and a control unit (CPU) 17.
[0046]
A control unit (CPU) 17 as a control means is configured by a microcomputer or the like and controls the entire apparatus, and operates based on an operation command from an external operation means (not shown).
[0047]
The mounting table 16 can position the bonded member 23 conveyed by a conveying means (not shown) at a predetermined position. Therefore, the mounting table 16 may be movable in the two-dimensional direction of the arrow x direction and the y direction (direction perpendicular to the paper surface of FIG. 7) based on a control signal from the control unit 17.
[0048]
The pressure contact mechanism 15 includes a drive unit 15a having a motor and the like to position the ultrasonic horn 1 by moving it up and down in the direction of the arrow z, and a motor, an air cylinder, a hydraulic cylinder, and the like. And a load mechanism 15b that applies a pressing force to the object 22 to be joined by the ultrasonic horn 1 through an ultrasonic horn mounting bracket 15d attached to the tip. Further, the moving amount of the driving unit 15a and the protruding amount of the rod 15c by the load mechanism unit 15b are controlled by a control unit (CPU) 17.
[0049]
Next, the operation of the bonding apparatus having the above configuration will be described. As shown in FIG. 7, when the joining object 22 and the member to be joined 23 are placed and positioned on the placing table 16, the driving unit 15a is operated, and the ultrasonic horn 1 is lowered in the direction of the arrow z, and a predetermined value is obtained. Positioned at height. Subsequently, the load mechanism portion 15b is operated, and the bonding tool 10 of the ultrasonic horn 1 is brought into contact with the object 22 and pressed with a certain pressure, so that ultrasonic vibration from the vibrator 4 is applied and the object to be bonded is applied. Bonding of the object 22 and the member 23 to be bonded is performed. Next, the drive unit 15a and the load mechanism unit 15b are operated to raise the ultrasonic horn 1 to a predetermined height to prepare for the next bonding connection. And the said operation is repeated and the bonding connection of the to-be-joined object 22 and the to-be-joined member 23 is repeated.
[0050]
As described above, in the ultrasonic horn for bonding according to the present invention and the bonding apparatus including the same, the bonding tool 10 vibrates in parallel with the IC chip as the object 22 to be bonded, and the deflection of the vibration transmitting member 2 is achieved. There is no deformation, and vibrations generated in the support are not restrained, so that stable bonding is possible.
[0051]
In the ultrasonic horn 1 according to the present invention, the bonding connection between the bonding object 22 and the electronic component such as an IC chip and the lead formed on the substrate as the bonded member 23 has been described. It can also be used for an ultrasonic horn in wire bonding of the member 23 to be joined.
[0052]
【The invention's effect】
As described above, according to the bonding ultrasonic horn of the present invention, the bonding ultrasonic horn from the same direction as the direction of the repulsive force generated in the bonding tool when the object to be bonded and the member to be bonded are bonded. By fixing the support member of the horn to the pressure contact mechanism, even when a high load is applied to the vibration transmission member, bending and deformation of the vibration transmission member are suppressed, and the tip surface of the bonding tool is kept horizontal. Uniform ultrasonic vibration and load can be applied, and ultrasonic vibration can be applied with high efficiency.
[0053]
Moreover, since the ultrasonic horn for bonding according to the present invention can be attached without restraining the vibration generated in the support for the ultrasonic horn for bonding, the variation in impedance of the ultrasonic horn is suppressed. Since the bonding tool vibrates stably, uniform bonding is possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a bonding horn according to the present invention.
FIG. 2 is a plan view of the bonding ultrasonic horn shown in FIG. 1;
3A is a right side view of the bonding ultrasonic horn shown in FIG. 1, and FIG. 3B is a view showing a vibration mode of the bonding ultrasonic horn shown in FIG. 1;
FIG. 4 is a development view showing attachment of the bonding ultrasonic horn to the pressure contact mechanism.
FIGS. 5A and 5B are diagrams showing a flexural vibration state of the support member of the bonding ultrasonic horn, wherein FIG. 5A is a flexural vibration state of the support member when the transmission member is contracted, and FIG. 5B is a diagram when the transmission member is extended. It is a figure which shows the bending vibration state of this support member.
FIG. 6 is a diagram showing a length (L) from an end surface of a free end portion of the support member to a fixed end surface, and a thickness (d) of the free end portion.
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a bonding apparatus including a bonding ultrasonic horn according to the present invention.
FIG. 8 is a perspective view illustrating a configuration of a conventional ultrasonic horn for bonding.
FIG. 9 is a diagram showing a load and a repulsive force acting on a bonding tool when a semiconductor chip of a conventional bonding ultrasonic horn is bonded to a substrate lead.
[Explanation of symbols]
1, 51 Ultrasonic horn 2, 52 Vibration transmission member (horn)
2a 1st vibration transmission part 2b 2nd vibration transmission part 3 Support member 3a Free end part 3b Fixed end part 3c Connection part 3d Fixing part 3e Through hole 4 Vibrator 4a Electrostrictive element 4b Electrode 4c Backing plate 4d Bolt 7 Tool Insertion section 8 Tool set screw 10 Bonding tool (bonding tool)
15 pressure contact mechanism 15a drive unit 15b load mechanism unit 15c rod 15d ultrasonic horn mounting bracket 16 mounting table 17 control unit (CPU)
18 Oscillator 22 Bonding object (semiconductor chip)
23 to-be-joined member 53 support tool 53a mounting hole 55 bonding head

Claims

An ultrasonic horn for bonding that joins an object to be joined and a member to be joined with a bonding tool by applying ultrasonic vibration,
A vibrator that generates ultrasonic vibrations, a vibration transmission member that transmits the vibration of the vibrator to a bonding tool, and a support member provided at a node position of the vibration transmission member,
The support member includes a free end portion provided perpendicular to the vibration direction of the vibration transmission member, and a connecting portion provided integrally with the free end portion and provided horizontally with respect to the vibration direction of the vibration transmission member. And a fixed end provided at the tip of the connecting portion, and a fixed portion integrated with the fixed end ,
The length L from the end surface of the free end of the support member to the fixed end of the connecting portion is the flexural vibration theoretically determined from the vibration generated at the node position when the vibration transmitting member vibrates and the cross section of the connecting portion. When the length is s and the thickness of the free end is d
s ≦ L ≦ s + d
An ultrasonic horn for bonding, characterized by being set to be

An ultrasonic horn for bonding that joins an object to be joined and a member to be joined with a bonding tool by applying ultrasonic vibration,
A vibrator that generates ultrasonic vibrations, a vibration transmission member that transmits the vibration of the vibrator to a bonding tool, and a support member provided at a node position of the vibration transmission member,
The support member includes a free end portion provided perpendicular to the vibration direction of the vibration transmission member, and a connecting portion provided integrally with the free end portion and provided horizontally with the vibration direction of the vibration transmission member; A repulsion generated in the bonding tool at the time of joining the object to be joined and the member to be joined, comprising a fixed end provided at the tip of the connecting part and a fixed part integrated with the fixed end. Fix to the pressure contact mechanism in the same direction as the force direction ,
The length L from the end surface of the free end of the support member to the fixed end of the connecting portion is the flexural vibration theoretically determined from the vibration generated at the node position when the vibration transmitting member vibrates and the cross section of the connecting portion. When the length is s and the thickness of the free end is d
s ≦ L ≦ s + d
An ultrasonic horn for bonding, characterized by being set to be

The ultrasonic horn for bonding according to claim 1 or 2 , wherein the free end portion of the support member vibrates at a frequency of flexural vibration at a node position of the vibration transmitting member.

3. The length from the node position of the vibration transmitting member to the tip of the vibration transmitting member on the bonding tool mounting side is set to an odd multiple of λ (wavelength) / 4. Or the ultrasonic horn for bonding of Claim 3.

A bonding apparatus that applies an ultrasonic vibration to bond a bonding target and a member to be bonded by a bonding tool,
A vibrator that generates ultrasonic vibration; a vibration transmission member that transmits the vibration of the vibrator to a bonding tool; and a support member that is provided at a node position of the vibration transmission member. A free end provided perpendicular to the vibration direction of the transmission member, a connecting portion formed integrally with the free end portion and provided horizontally with the vibration direction of the vibration transmitting member, and provided at the tip of the connecting portion A fixed end portion and a fixed portion integrated with the fixed end portion, and the same direction as the direction of the repulsive force generated in the bonding tool when the fixed portion is bonded to the member to be bonded. The length L from the end surface of the free end of the support member to the fixed end of the connecting portion is theoretically determined from the vibration generated at the node position when the vibration transmitting member vibrates and the cross section of the connecting portion. Required flexural vibration Was a s, when the thickness of the free end portion is d
s ≦ L ≦ s + d
Equipped with an ultrasonic horn for bonding set to
A pressure contact mechanism for applying a pressing force to the bonding ultrasonic horn;
A bonding apparatus comprising: a bonding ultrasonic horn; and a control means for controlling the pressure contact mechanism.