JP6073991B2 - 振動機構を備えたワイヤボンディング装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ダイを有した電子デバイス上の様々な位置どうしの間において電気的相互連結を形成するためのワイヤボンダに関するものである。

従来技術においては、電気的に駆動されるアクチュエータに関する様々なタイプの構成を有したトランスデューサ取付構造が、開示されている。それらアクチュエータの構成は、様々なトランスデューサ取付構成の機能と制御手順とによって決定づけられる。

従来技術によるトランスデューサ取付構造の一例が、特許文献１に開示されている。特許文献１は、ワイヤボンダのボンドヘッドに対してトランスデューサを取り付けられるための装置を開示するものであり、ワイヤボンダのボンドヘッドは、半導体パッケージ内の個別箇所どうしの間に電気的相互連結を形成する際にトランスデューサを機械的に駆動するように動作する。より詳細には、装置は、トランスデューサに対しての連結のためのコネクタを有した曲げ構造を備えており、曲げ構造は、曲げ可能に構成されており、アクチュエータが、曲げ構造に対して取り付けられている。アクチュエータは、曲げ構造を曲げるように動作する。これにより、コネクタを介して連結されたトランスデューサの位置ズレを引き起こしてしまう。

“Wire Bonder Including a Transducer, a Bond Head, and a Mounting Apparatus”と題する米国特許第８，９１９，６３１号明細書

上述したトランスデューサ取付構造においては、トランスデューサの超音波振動が、電気的に駆動されるアクチュエータの振動によって影響を受けることとなる。なぜなら、アクチュエータが、トランスデューサに対して直接的に固定されているからである。例えば、トランスデューサアセンブリが、アクチュエータに対して鉛直方向に固定されている場合には、比較的大きな鉛直方向の振動が生成されることとなる。これは、ボンディング対象をなすダイ表面を損傷させてしまう。これにより、ボンディング品質が悪影響を受けてしまう。特に敏感な電子デバイスの場合において、ボンディング品質が悪影響を受けてしまう。

上記のトランスデューサ上には、アクチュエータを確実に固定し得るよう構成された特定のクランプ部分が設けられていない。例えば圧電アクチュエータといったような大部分のアクチュエータの振動ストロークが、数ミクロンという長さくらいでしかないことのために、このストロークは、典型的には、振動取付構造によって増幅される。これにより、トランスデューサの先端近傍のキャピラリのところにおける振動の大きさが増大してしまう。アクチュエータのクランプが十分に固定的ではない場合には、アクチュエータから取付構造へと伝達されるストロークが弱められ得る。そのため、キャピラリのところにおける振動の強度が、著しく悪影響を受ける。さらに、トランスデューサの支持部分上にアクチュエータを接着するためにエポキシだけが使用された場合には、エポキシが、アクチュエータのストロークを吸収するだけでなく、伸縮時に、アクチュエータと支持部分との間にギャップを生成してしまう。生成されるこのギャップは、アクチュエータの位置を変更することがあり、アクチュエータを支持部分から取り外してしまうことさえ起こり得る。

よって、本発明の目的は、トランスデューサ内の電気的に駆動されるアクチュエータを備えたワイヤボンディング装置であって、アクチュエータを安定的にクランプし得るとともに非直線状の方向にトランスデューサを振動駆動し得る、ワイヤボンディング装置を提供することである。

したがって、本発明は、ワイヤボンディング装置を提供するものであって、このワイヤボンディング装置は、キャピラリを有した超音波トランスデューサと；この超音波トランスデューサが連結される第１面を有したフレキシブル連結フレームと；フレキシブル連結フレームのうちの第１面とは反対側の第２面に対して連結された少なくとも１つの電気的に駆動されるアクチュエータであるとともに、長手方向の駆動方向を有したアクチュエータと；フレキシブル連結フレーム内に配置された長尺スリットであるとともに、少なくとも１つのアクチュエータの駆動方向に対して横方向に延在し、これにより、この長尺スリットの端部に隣接したところに少なくとも１つのピボットポイントを形成し、少なくとも１つのアクチュエータによって駆動された際には、フレキシブル連結フレームが少なくとも１つのピボットポイントまわりに回転可能とされる、長尺スリットと；を具備している。

以下においては、添付図面を参照して、本発明について、より詳細に説明する。添付図面の図示およびそれらに関する説明が、添付の特許請求の範囲に規定された一般性に取って代わるものではないことは、理解されるであろう。

以下においては、例示の目的のためだけに、添付図面を参照しつつ、本発明の様々な好ましい実施形態について説明する。

本発明の好ましい第１実施形態による、振動手段を備えた取付装置を示す斜視図である。 図１の取付装置を示す平面図である。 図１の取付装置を示す端面図である。 本発明の好ましい第２実施形態による、振動手段を備えた取付装置を示す平面図である。 図３の取付装置を示す側面図である。 本発明の好ましい第２実施形態による取付装置を、図４におけるＡ−Ａ線に沿って示す矢視断面図である。 本発明の好ましい第３実施形態による、振動手段を備えた取付装置を示す平面図であって、振動部分は、取付装置のトランスデューサ部分から分離可能とされている。 本発明の好ましい第３実施形態による、振動手段を備えた取付装置を示す平面図であって、振動部分は、取付装置のトランスデューサ部分から分離可能とされている。 本発明の好ましい第３実施形態による、振動手段を備えた取付装置を示す端面図であって、振動部分は、取付装置のトランスデューサ部分から分離可能とされている。 図６Ａ，６Ｂの取付装置を示す平面図であって、振動部分が、トランスデューサ部分に対して連結されている。 図７の取付装置を示す側面図である。 本発明の好ましい第３実施形態による取付装置を、図８におけるＢ−Ｂ線に沿って示す矢視断面図である。 本発明の好ましい様々な実施形態による取付装置と一緒に使用可能なフレキシブル連結フレームに関する様々な代替可能な構成を示す図である。 本発明の好ましい様々な実施形態による取付装置と一緒に使用可能なフレキシブル連結フレームに関する様々な代替可能な構成を示す図である。 本発明の好ましい様々な実施形態による取付装置と一緒に使用可能なフレキシブル連結フレームに関する様々な代替可能な構成を示す図である。 本発明の好ましい様々な実施形態による取付装置と一緒に使用可能なフレキシブル連結フレームに関する様々な代替可能な構成を示す図である。 本発明の好ましい様々な実施形態による取付装置と一緒に使用可能なフレキシブル連結フレームに関する様々な代替可能な構成を示す図である。 本発明の好ましい様々な実施形態による取付装置と一緒に使用可能なフレキシブル連結フレームに関する様々な代替可能な構成を示す図である。 本発明の好ましい様々な実施形態による取付装置と一緒に使用可能なフレキシブル支持体に関する様々な代替可能な構成を示す図である。 本発明の好ましい様々な実施形態による取付装置と一緒に使用可能なフレキシブル支持体に関する様々な代替可能な構成を示す図である。 本発明の好ましい様々な実施形態による取付装置と一緒に使用可能なフレキシブル支持体に関する様々な代替可能な構成を示す図である。 本発明の好ましい様々な実施形態による取付装置と一緒に使用可能なフレキシブル支持体に関する様々な代替可能な構成を示す図である。 本発明の好ましい様々な実施形態による取付装置と一緒に使用可能なフレキシブル支持体に関する様々な代替可能な構成を示す図である。 緩みに対抗し得るよう、予荷重ネジ上に保持力を印加するための様々な可能な構造を示す図である。 緩みに対抗し得るよう、予荷重ネジ上に保持力を印加するための様々な可能な構造を示す図である。 緩みに対抗し得るよう、予荷重ネジ上に保持力を印加するための様々な可能な構造を示す図である。

図１は、本発明の好ましい第１実施形態による、振動手段を備えた取付装置１を示す斜視図である。

取付装置１は、先端近傍にキャピラリ２を有した超音波トランスデューサ３を、ワイヤボンダ（図示せず）のボンドヘッドに対して取り付けるよう動作する。超音波トランスデューサ３は、ネジ４を使用して、取付装置１に対して取り付けられる。フレキシブル連結フレーム５の第１面に対して、超音波トランスデューサ３が、ネジ４を使用して取り付けられている。ネジ４は、フレキシブル連結フレーム５の第１面内へと挿入されている。フレキシブル連結フレーム５は、フレキシブルな構造を提供する。これにより、ワイヤボンディング時には、取付装置１の円滑な振動運動を確保する。フレキシブル連結フレーム５には、ピボットポイント５ｃ，５ｄが設けられている。ピボットポイント５ｃ，５ｄの各々は、フレキシブル連結フレーム５内の長尺スリット１９のそれぞれ対応する端部の近傍に規定されている。長尺スリット１９は、電気的に駆動されるアクチュエータからなる少なくとも１つのスタックのそれぞれ対応する駆動方向を実質的に横断する横方向に延在している。電気的に駆動されるアクチュエータからなるスタックは、圧電アクチュエータ８ａ，８ｂの態様とすることができる。圧電アクチュエータ８ａ，８ｂは、長手方向の駆動方向を有しており、取付装置１の振動運動を引き起こす。

圧電アクチュエータ８ａ，８ｂは、フレキシブル連結フレーム５のうちの、第１面とは反対側に位置した第２面に対して連結される。フレキシブル連結フレーム５は、圧電アクチュエータ８ａ，８ｂによって駆動されたときには、ピボットポイント５ｃ，５ｄまわりに回転可能とされている。ピボットポイント５ｃ，５ｄは、また、様々な動作周波数およびストローク強度において取付装置１とトランスデューサ３との双方に関して、圧電アクチュエータ８ａ，８ｂからなる各組による干渉を絶縁するようにも機能する。

フレキシブル中央梁６は、圧電アクチュエータ８ａ，８ｂの駆動方向に対して実質的に平行に延在するものであって、フレキシブル連結フレーム５を、取付装置１のベース部分１１に対して連結し得るよう構成されている。２つの圧電アクチュエータ８ａ，８ｂは、中央梁の両サイドに位置している。第１フレキシブル支持体７ａ，７ｂが、中央梁６の両サイドに位置しており、圧電アクチュエータ８ａ，８ｂからなる各スタックの一端部を支持している。圧電アクチュエータ８ａ，８ｂからなるスタックの他端部のところには、第２フレキシブル支持体９ａ，９ｂが配置されており、圧電アクチュエータ８ａ，８ｂからなるスタックの他端部を支持している。４つのフレキシブル支持体７ａ，７ｂ，９ａ，９ｂのすべては、回転可能に形成されており、これにより、圧電アクチュエータ８ａ，８ｂを、ベース部分１１に対して回転可能としている。フレキシブル支持体は、フレキシブル連結フレーム５とベース部分１１とのうちのそれぞれ対応するものに対して固定されたスライド可能な構造としてあるいはフレキシブルに変形可能な構造として構成することができる。

圧電アクチュエータ８ａ，８ｂは、例えば１００Ｈｚ〜２００ｋＨｚといったような所定の周波数で駆動されることができ、これにより、キャピラリ２のところにおいて、数ミクロンという横方向の摺動強度を提供することができる。ベース部分１１は、フレキシブル連結フレーム５と比較して、より剛直なものとされている。これにより、フレキシブル連結フレーム５を、ベース部分に対して回転可能なものとしている。よって、ベース部分１１の構造は、圧電アクチュエータ８ａ，８ｂからなる各スタックによって生成されたストロークの大部分が、ボンドヘッドに対してではなくフレキシブル連結フレーム５および中央梁６に対して伝達され得るよう、十分に堅固なものとして構成されるべきである。フレキシブル連結フレーム５および中央梁６の弾性変形の結果として、圧電アクチュエータ８ａ，８ｂの振動方向に対しておよびトランスデューサ３の長手方向軸線に対して横方向の振動運動が、ワイヤボンディングを実行するためのキャピラリ２の先端のところにおいて実現可能である。

図２Ａは、図１の取付装置１を示す平面図であり、図２Ｂは、図１の取付装置１を示す端面図である。特に、圧電アクチュエータ８ａ，８ｂの振動運動は、圧電アクチュエータ８ａ，８ｂに対して接続されたアクチュエータコントローラによって制御される。

さらに、予荷重ネジ１０ａ，１０ｂの態様とされた２つの可変推力ユニットが、圧電アクチュエータ８ａ，８ｂが取り付けられた位置に対応して、ベース部分１１の両サイド１１ａ，１１ｂ上に固定されている。これにより、フレキシブル支持体９ａ，９ｂに対して予荷重力を生成している。そのような予荷重力は、圧電アクチュエータ８ａ，８ｂを、フレキシブル連結フレーム５に向けて、必要とされた予荷重力でもってクランプするように動作する。これにより、圧電アクチュエータ８ａ，８ｂを固定し得るとともに、取付装置１の信頼性高い動作を保証することができる。

図３は、本発明の好ましい第２実施形態による、振動手段を備えた取付装置１を示す平面図である。図４は、図３の取付装置を示す側面図である。第１実施形態の場合と同様に、この場合にも、超音波トランスデューサ３は、ネジ４を使用して、取付装置１に対して取り付けられている。しかしながら、この第２実施形態においては、ベース部分１３は、ベース部分１３の両サイド１３ａ，１３ｂのところに予荷重ネジ１０ａ，１０ｂを受領するようには構成されていない。

それに代えて、図４におけるＡ−Ａ線に沿った矢視断面でもって取付装置１を図示している図５に示すように、この第２実施形態においては、２つの予荷重ネジ１０ａ，１０ｂは、フレキシブル連結フレーム５内に配置されている。第１フレキシブル支持体７ａ，７ｂおよび第２フレキシブル支持体９ａ，９ｂの位置は、フレキシブル連結フレーム５内に配置された予荷重ネジ１０ａ，１０ｂの位置に適合し得るように反転されている。これにより、圧電アクチュエータ８ａ，８ｂに対して、ベース部分１３に向けてのクランプ力が提供されている。圧電アクチュエータ８ａ，８ｂが駆動されて振動した際には、ベース部分１３側においてより堅固に支持されていることのために、圧電アクチュエータ８ａ，８ｂのストロークは、同様に、フレキシブル連結フレーム５および中央梁６に対して伝達される。

図６Ａ〜図６Ｃは、本発明の好ましい第３実施形態による、振動手段を備えた取付装置１を示す平面図および端面図である。この第３実施形態においては、取付装置１の振動部分１ｂは、圧電アクチュエータ８ａ，８ｂと、第２フレキシブル支持体９ａ，９ｂと、後方ベース部分１７，１７ａ，１７ｂと、を備えたものであって、取付装置１のトランスデューサ部分１ａに対して着脱可能に構成されており、このため、取付装置１のトランスデューサ部分１ａから分離可能とされている。トランスデューサ部分１ａは、一般に、超音波トランスデューサ３と、フレキシブル連結フレーム５と、前方ベース部分１４と、を備えている。トランスデューサ部分１ａの前方ベース部分１４には、取付装置１の組立時に圧電アクチュエータ８ａ，８ｂとフレキシブル支持体９ａ，９ｂとを受領するための貫通穴１８ａ，１８ｂが設けられている。使用時には、取付装置１は、取付端部１６のところにおいて、ボンドヘッドに対して取り付けられる。

したがって、中央梁６は、短縮されており、追加的な前方ベース部分１４が、振動部分１ｂをトランスデューサ部分１ａに対して連結し得るよう構成されている。中央梁６が短縮されるにつれて、取付装置１のキャピラリ２と取付端部１６との間の距離が減少する。好ましくは、後方ベース部分１７を前方ベース部分１４に対して取り付ける際に、後方ベース部分１７，１７ａ，１７ｂを、前方ベース部分１４内に形成されたキャビティの中に、隠すことができる。超音波トランスデューサ３が高温下で作業しなければならないことのために、短縮された構造は、熱膨張の効果を低減することができ、これにより、ボンディング品質を向上させることができる。

図６Ｃに示すように、後方ベース部分１７は、ネジ１５ａ，１５ｂ，１５ｃを受領するための面に、ネジ用の開口を有している。これにより、後方ベース部分１７を前方ベース部分１４に対して取り付けることができ、これにより、取付装置１の組立を完了することができる。

図７は、図６Ａ，６Ｂの取付装置を示す平面図であって、振動部分１ｂが、トランスデューサ部分１ｂに対して連結されている。図８は、図７の取付装置１を示す側面図である。

図９は、 本発明の好ましい第３実施形態による取付装置を、図８におけるＢ−Ｂ線に沿って示す矢視断面図である。図９においてより明瞭に示すように、前方ベース部分１４には、２つの貫通穴１８ａ，１８ｂが設けられている。これにより、圧電アクチュエータ８ａ，８ｂおよび第２フレキシブル支持体９ａ，９ｂを挿入するためのスペースを提供することができる。その後、予荷重ネジ１０ａ，１０ｂが挿入されて、圧電アクチュエータ８ａ，８ｂが確実に固定される。

各予荷重ネジ１０ａ，１０ｂが、対をなす取付ネジ１５ａ，１５ｂ，１５ｃ（図６Ｃを参照されたい）の間に位置合わせされていることが好ましい。これにより、圧電アクチュエータ８ａ，８ｂから前方ベース部分１４および後方ベース部分１７上へと伝達される振動を低減することができる。これにより、圧電アクチュエータ８ａ，８ｂによって生成される振動ストロークの大部分が、フレキシブル連結フレーム５に対して直接的に伝達されることを保証することができる。加えて、第２フレキシブル支持体９ａ，９ｂの位置および予荷重ネジ１０ａ，１０ｂの位置を、後方ベース部分１７，１７ａ，１７ｂ上に配置することに代えて、第２実施形態の場合と同様に、フレキシブル連結フレーム５上に配置することもできることに注意されたい。

図１０Ａ〜図１０Ｆは、本発明の好ましい様々な実施形態による取付装置と一緒に使用可能なフレキシブル連結フレーム５に関する様々な代替可能な構成を示す図である。

図１０Ａ，図１０Ｂ，図１０Ｃは、フレキシブル連結フレーム５の可能な構成のうちの第１組を示している。これらの構成においては、ピボットポイント５ｃ，５ｄは、圧電アクチュエータ８ａ，８ｂの変形方向に対して実質的に垂直な方向に延在するスリット１９ａ，１９ｂの端部によって構成されている。追加的なスリット２０は、スリット１９ａ，１９ｂ上の一ポイントに対して連結されている（通常は、スリット１９ａ，１９ｂの中間ポイントに対して連結されている）ものであるとともに、圧電アクチュエータ８ａ，８ｂの駆動方向に対して実質的に平行に延在しているものであって、中央梁６を、両サイドに位置した２つのフレキシブル梁６ａ，６ｂへと分離している。これら２つのフレキシブル梁６ａ，６ｂは、分離されていないフレキシブル梁ベース部分６ｃによって一体となっている。

両サイドに位置したフレキシブル梁６ａ，６ｂに対応した２つのフレキシブルアーム５ａ，５ｂと、フレキシブル梁６ａ，６ｂとは、圧電アクチュエータ８ａ，８ｂが適切な制御プログラムによって駆動されて振動を生成したときには、一緒に回転する。フレキシブルアーム５ａ，５ｂは、同時に、それぞれ対応するピボットポイント５ｃ，５ｄまわりにも回転する。したがって、超音波トランスデューサ３に対して平行な長手方向軸線に沿った圧電アクチュエータ８ａ，８ｂの直線的変形は、フレキシブル連結フレーム５によって吸収されることとなる。これにより、圧電アクチュエータ８ａ，８ｂから取付装置１および超音波トランスデューサ３へと伝達される変形が、低減される。

ブリッジ部分５ｇは、ネジ４の２つの取付位置を互いに連結する。これにより、超音波トランスデューサ３は、特定の周波数において、圧電アクチュエータ８ａ，８ｂの変形方向に対して横方向において、取付装置１と一緒に振動することができる。これにより、キャピラリ２の先端を振動させることができる。その上、各スリット１９ａ，１９ｂ，２０の端部は、尖鋭なコーナーだけに限定されるものではなく、応力や歪みの分布を調整し得るよう、フィレットや他のより複雑な構造を有することもできる。

図１０Ｄ，図１０Ｅ，図１０Ｆは、フレキシブル連結フレーム５の可能な構成のうちの第２組を示している。フレキシブル連結フレーム５の可能な構成のうちの第１組と第２組との間の主な相違点は、第２組の構成においては、スリット１９ａ，１９ｂの端部によって構成された追加的なピボットポイント５ｅ，５ｆが設けられている点、および、スリット１９ａ，１９ｂの延長線上においてあるいはその近傍においてフレキシブル連結フレーム５の両端縁（すなわち、両サイドエッジ）から延出された周縁スリット２１ａ，２１ｂが設けられている点、である。周縁スリット２１ａ，２１ｂは、一般に、圧電アクチュエータ８ａ，８ｂの変形方向に対して実質的に垂直な方向に配置することができる、あるいは、圧電アクチュエータ８ａ，８ｂの変形方向に対して傾斜した方向に配置することができる。第１組の構成と比較して、第２組の構成における追加的なピボットポイント５ｅ，５ｆは、スリット１９ａ，１９ｂの両端部と、周縁スリット２１ａ，２１ｂのそれぞれ対応する端部と、の間に形成されており、これら追加的なピボットポイントは、フレキシブル連結フレーム５のコーナー部分以外であれば、他の任意の場所に配置することができる。また、周縁スリット２１ａ，２１ｂの位置は、図１０Ｅおよび図１０Ｆに示すように、スリット１９ａ，１９ｂからオフセットした場所に配置することもできる。

図１０Ｅにおいては、フレキシブル連結フレーム５は、一対をなすフレキシブルアーム５ａ，５ｂと、ピボットポイント５ｅ，５ｆと、ブリッジ部分５ｇと、を備えている。フレキシブルアーム５ａ，５ｂは、狭くされた中央梁狭窄部分２３ａによって互いに連結されている。中央梁狭窄部分２３ａは、中央梁２３の一端部のところにおいて中央梁２３に形成された切欠２２ａ，２２ｂによって形成されている。狭くされた中央梁狭窄部分２３ａは、フレキシブル連結フレーム５に対して連結されていて、フレキシブル連結フレーム５の横方向振動のための他のピボットを形成している。中央梁２３は、さらに、中央梁ベース部分２３ｂを有している。ピボットポイント５ｅ，５ｆは、図１０Ｄの構成におけるピボットポイント５ｃ，５ｄの場合と同様である。フレキシブルアーム５ａ，５ｂと中央梁狭窄部分２３ａとの交差領域を形成するフレキシブル材料は、取付装置１の横方向振動運動のための回転可能なピボットを形成する。

図１０Ｆは、スリット２０と切欠２２ａ，２２ｂとの双方によって形成された回転可能ピボットを示している。しかしながら、上述したように、図示された構成が例示のためのものに過ぎないこと、そして、他の曲げ構造であっても弾性変形を生成することが可能であることは、理解されるであろう。

図１１Ａ〜図１１Ｅは、本発明の好ましい様々な実施形態による取付装置１と一緒に使用可能なフレキシブル支持体７，９に関する様々な代替可能な構成を示す図である。

図１１Ａの構成においては、第１フレキシブル支持体７の各々は、一対をなす切欠２４ａ，２４ｂと、フレキシブル連結フレーム５に対して隣接した支持体ベース部分２６ｂと、圧電アクチュエータ８ａ，８ｂの一端部に対して隣接したアクチュエータ支持体２６ｃと、支持体ベース部分２６ｂとアクチュエータ支持体２６ｃとを連結している梁上に位置する回転軸体２６ａと、を有している。圧電アクチュエータ８ａ，８ｂは、圧電アクチュエータ８ａ，８ｂからなる２つのスタックがフレキシブル連結フレーム５の横方向振動運動を駆動したときには、回転軸体２６ａまわりにおけるフレキシブル支持体７の回転と一緒にわずかに回転することとなる。

圧電アクチュエータ８ａ，８ｂの他方の端部には、第１フレキシブル支持体７と同様の構造を有した２つの第２フレキシブル支持体２５が設けられている。言い換えれば、第２フレキシブル支持体２５の各々は、圧電アクチュエータ８ａ，８ｂの他端部に隣接した第２アクチュエータ支持体と、ベース部分１１に対して隣接した第２支持体ベース部分と、第２アクチュエータ支持体と第２支持体ベース部分とを連結している第２梁上における第２回転軸体と、を有している。予荷重ネジ１０ａ，１０ｂが、押込力を提供しており、第２フレキシブル支持体２５を、圧電アクチュエータ８ａ，８ｂの方向に押し込んでいる。これにより、圧電アクチュエータ８ａ，８ｂを確実にクランプしている。そのような押込力のために、小さなギャップ２７が、第２フレキシブル支持体２５の当接表面２８とベース部分１１の面１１ａ，１１ｂとの間に、形成されている。しかしながら、ギャップ２７は、楔によって充填することができる。これにより、第２フレキシブル支持体２５の位置を固定することができる。

図１１Ｂに示す構成においては、第２フレキシブル支持体３０は、第１フレキシブル支持体７と同様の構成を有しているものの、予荷重ネジ１０ａ，１０ｂからの力印加方向に対して垂直な方向に延在する追加的なスリット２９を有している。予荷重ネジ１０ａ，１０ｂが、第２フレキシブル支持体３０の後方フレキシブル部分３０ｂの当接表面３１を押し込んだ際には、第２フレキシブル支持体３０の前方フレキシブル部分３０ａは、当接表面３１の周囲の後方フレキシブル部分３０ｂの変形の結果として、圧電アクチュエータ８ａ，８ｂの向きに移動し続けることができる。第２フレキシブル支持体３０の後方フレキシブル部分３０ｂの変形は、予荷重ネジ１０ａ，１０ｂに対して反対向きの反力を生成するように動作し、これにより、高周波振動下であっても、予荷重ネジ１０ａ，１０ｂの緩みを防止することができる。

図１１Ｃの構成においては、第２フレキシブル支持体３４は、一対をなす側方スリット３３ａ，３３ｂと、第１フレキシブル支持体７における梁と同様の構造とされた第２梁に対して連結された前方フレキシブル部分３４ａと、ベース部分１１に対して連結された後方フレキシブル部分３４ｂと、前方フレキシブル部分３４ａおよび後方フレキシブル部分３４ｂの間に位置したＨ形状スリット３２と、を有している。Ｈ形状スリット３２の変形は、ネジの回転によって生成されるすべての捩れ変形を制限するように機能する。第２支持体ベース部分は、予荷重力を印加するための当接表面３５を有している。これにより、第２フレキシブル支持体３４と圧電アクチュエータ８ａ，８ｂとをクランプすることができる。したがって、圧電アクチュエータ８ａ，８ｂを確実にクランプするために、予荷重ネジ１０ａ，１０ｂが締め付けられたときには、実質的に直線状の変形が得られることとなる。図１１Ｂに示す第２フレキシブル支持体３０の構成と比較して、後方フレキシブル部分３４ｂの弾性が改良されているものの、反力は、より小さなものとなっている。予荷重ネジ１０ａ，１０ｂの緩みを回避し得るよう、図１２Ａ〜図１２Ｃに関連して後述するいくつかの緩み防止構造を利用することができる。

図１１Ｄの構成においては、図１１Ｃの構成と比較した場合の、第２フレキシブル支持体３６の構成に関する主な相違点は、十字形状スリット３７ａ，３７ｂの追加である。フレキシブル支持体３６には、同様に、前方フレキシブル部分３６ａと、後方フレキシブル部分３６ｂと、が設けられている。

図１１Ｅは、第２フレキシブル支持体３８の他の構成を示している。この構成は、第１フレキシブル支持体７に関して使用されたものと同様の構造と、第１フレキシブルアクチュエータブラケット３８ａと、第２フレキシブルアクチュエータブラケット３８ｂと、を有している。これらは、振動部分１ｂの全体的硬さを増大させている。第１フレキシブルアクチュエータブラケット３８ａの形状および第２フレキシブルアクチュエータブラケット３８ｂの形状は、図１１Ｃの構成における後方フレキシブル部分３４ｂの構成と同様である。

圧電アクチュエータ８ａ，８ｂをクランプするに際しては、他の任意のフレキシブル構造を使用し得ることは、理解されるであろう。上述したように、図示の構成は、例示のためのものに過ぎず、回転可能な弾性変形を生成し得る回転可能な特徴点を有した他のフレキシブル構造が可能である。また、フレキシブルな構造や回転可能な構造を設けることなく、圧電アクチュエータ８ａ，８ｂのためのフレキシブル支持体を構成することもできる。

図１２Ａ〜図１２Ｃは、緩みに対抗し得るよう、予荷重ネジ１０ａ，１０ｂ上に保持力を印加するための様々な可能な構造を示している。図１２Ａは、予荷重ネジ１０ａ，１０ｂに対しての緩み対抗構成の第１例である。ロックユニット３９が、ベース部分１１の中へと、予荷重ネジ１０ａに対して垂直に挿入されている。これにより、予荷重ネジ１０ａの緩みが停止されている。図１２Ｂは、緩み対抗構成の第２例であり、ロックユニット４０が、予荷重ネジ１０ａの背後に挿入されている。これにより、予荷重ネジ１０ａの緩みが防止されている。

図１２Ｃは、緩み対抗構成の第３例であり、グルーブ４２を備えている。このグルーブ４２は、２つの止まり穴４２ａ，４２ｂと、これら２つの止まり穴４２ａ，４２ｂを連結している１つの切欠４２ｃと、を有している。グルーブ４２内には、高強度エポキシが、あるいは、他の任意の硬化可能な充填コンパウンドが、充填されている。これにより、２つの予荷重ネジ１０ａ，１０ｂが互いに連結されている。そして、これにより、高周波振動下において予荷重ネジ１０ａ，１０ｂが緩んでしまうことを防止することができる。予荷重ネジ１０ａ，１０ｂのためのネジ穴は、好ましくは、予荷重ネジ１０ａ，１０ｂを内部に挿入するための止まり穴４２ａ，４２ｂとは、同軸的ではない。予荷重ネジ１０ａ，１０ｂのヘッド４１ａ，４１ｂは、好ましくは、非円形であり、例えば六角形形状や正方形形状といったような形状を有することができる。硬化後には、充填コンパウンドは、予荷重ネジ１０ａ，１０ｂと、止まり穴４２ａ，４２ｂの側壁と、連結用の切欠４２ｃの側壁と、に対して適合することとなる。これにより、充填コンパウンド内に埋設された予荷重ネジ１０ａ，１０ｂのすべての回転を制限することができる。しかしながら、上述したように、例示された構成は、例示を目的としたものに過ぎず、予荷重ネジ１０ａ，１０ｂの位置を制限し得るような他の緩み対抗構成も、また、使用可能である。

従来技術によるトランスデューサを使用して得られたボンディング結果と比較した場合、本発明の様々な好ましい実施形態による振動型のワイヤボンディング装置は、取付装置１の振動部分１ｂ上の２つの圧電アクチュエータ８ａ，８ｂの間の連係によって、安定的で、互いに一致した、複数の直線的な横方向の摺動運動を発生させることができる。この構成は、キャピラリのところにおける可変振幅を提供するだけでなく、様々な周波数での振動を生成し得るように動作する。この構成は、また、様々な種類のボンディングワイヤやデバイスに関する要求を満たすことができる。これにより、ボンディング時のダイパッド表面のクリーニングを効果的に改良することができ、さらに、ダイパッド表面上へのボールボンドの接着性を改良することができる。

トランスデューサ部分１ａが、振動部分１ｂに対して水平方向に固定されていることのために、振動部分１ｂは、対称的に構成することができる。したがって、振動構造は、ダイパッド表面のクリーニング時に、また、ダイパッド表面上におけるワイヤのボンディング時に、鉛直方向に振動部分１ｂによって生成されるすべての追加的なインパクトを除去することができる。フレキシブル支持体７，９による圧電アクチュエータ８ａ，８ｂのクランプは、キャピラリ２のところにおける振動運動の強度をさらに効果的に保証することができる。さらに、信頼性が高い緩み対抗構造は、クランプ構造が緩むことを防止し、これにより、振動手段の安定性および耐久性をより向上させることができる。

取付装置１の構造が、本発明の好ましい実施形態に関して上述された圧電アクチュエータ８ａ，８ｂ以外の、他の電気的に駆動されるアクチュエータに対しても互換性があることは、理解されるであろう。そのようなアクチュエータには、例えば、電磁気的な特性を有したアクチュエータや、静電的な特性を有したアクチュエータや、熱機械的な特性を有したアクチュエータや、相変化特性を有したアクチュエータや、形状記憶特性を有したアクチュエータや、磁気歪み特性を有したアクチュエータや、エレクトロレオロジカルな特性を有したアクチュエータや、電気流体力学的な特性を有したアクチュエータ、等とすることができる。電気的に駆動されるアクチュエータの形状は、正方形や丸形やリング形状とすることができ、あるいは、他の任意の幾何形状とすることができる。

本発明に対しては、上述した内容に対して変形や修正や追加を行うことができる。本発明が、それらの変形や修正や追加を、上記の説明の精神および範囲内のものとして包含していることは、理解されるであろう。

１ 取付装置
１ａ トランスデューサ部分
１ｂ 振動部分
２ キャピラリ
３ 超音波トランスデューサ
４ ネジ
５ フレキシブル連結フレーム
５ｃ ピボットポイント
５ｄ ピボットポイント
５ｅ 追加的なピボットポイント
５ｆ 追加的なピボットポイント
６ フレキシブル中央梁
６ａ フレキシブル梁
６ｂ フレキシブル梁
６ｃ フレキシブル梁ベース部分
７ａ 第１フレキシブル支持体
７ｂ 第１フレキシブル支持体
８ａ 圧電アクチュエータ
８ｂ 圧電アクチュエータ
９ａ 第２フレキシブル支持体
９ｂ 第２フレキシブル支持体
１０ａ 予荷重ネジ
１０ｂ 予荷重ネジ
１１ ベース部分
１３ ベース部分
１４ 前方ベース部分
１６ 取付端部
１７ 後方ベース部分
１７ａ 後方ベース部分
１７ｂ 後方ベース部分
１８ａ 貫通穴
１８ｂ 貫通穴
１９ 長尺スリット
１９ａ スリット
１９ｂ スリット
２０ 追加的なスリット
２１ａ 周縁スリット
２１ｂ 周縁スリット
２２ａ 切欠
２２ｂ 切欠
２３ａ 中央梁狭窄部分
２５ 第２フレキシブル支持体
２６ａ 回転軸体
２６ｂ 支持体ベース部分
２６ｃ アクチュエータ支持体
２８ 当接表面
２９ 追加的なスリット
３０ 第２フレキシブル支持体
３０ａ 前方フレキシブル部分
３０ｂ 後方フレキシブル部分
３１ 当接表面
３２ Ｈ形状スリット
３４ 第２フレキシブル支持体
３４ａ 前方フレキシブル部分
３４ｂ 後方フレキシブル部分
３５ 当接表面
３６ 第２フレキシブル支持体
３６ａ 前方フレキシブル部分
３６ｂ 後方フレキシブル部分
３７ａ 十字形状スリット
３７ｂ 十字形状スリット

Claims (20)

1. ワイヤボンディング装置であって、
   キャピラリを有した超音波トランスデューサと；
   この超音波トランスデューサが連結される第１面を有したフレキシブル連結フレームと；
   前記フレキシブル連結フレームのうちの前記第１面とは反対側の第２面に対して連結された少なくとも１つの電気的に駆動されるアクチュエータアセンブリであるとともに、長手方向の駆動方向を有したアクチュエータアセンブリと；
   前記フレキシブル連結フレーム内に配置された長尺スリットであるとともに、前記少なくとも１つのアクチュエータアセンブリの前記駆動方向に対して横方向に延在し、これにより、この長尺スリットの端部に隣接したところに少なくとも１つのピボットポイントを形成し、前記少なくとも１つのアクチュエータアセンブリによって駆動された際には、前記フレキシブル連結フレームが前記少なくとも１つのピボットポイントまわりに回転可能とされる、長尺スリットと；
   を具備している、
   ことを特徴とするワイヤボンディング装置。
2. 請求項１記載のワイヤボンディング装置において、
   前記超音波トランスデューサが、前記フレキシブル連結フレームの前記第１面内に挿入されるネジを使用することにより、前記フレキシブル連結フレームの前記第１面に対して着脱可能に取り付けられる、
   ことを特徴とするワイヤボンディング装置。
3. 請求項１記載のワイヤボンディング装置において、
   前記フレキシブル連結フレームが、少なくとも２つの前記ピボットポイントを有し、
   これらピボットポイントの各々が、前記長尺スリットの端部の近傍に配置されている、
   ことを特徴とするワイヤボンディング装置。
4. 請求項１記載のワイヤボンディング装置において、
   前記ワイヤボンディング装置のトランスデューサ部分が、前記超音波トランスデューサを備え、
   前記フレキシブル連結フレームが、前記ワイヤボンディング装置の振動部分に対して着脱可能に取り付けられ得るよう構成され、
   前記振動部分が、前記少なくとも１つのアクチュエータアセンブリを備えている、
   ことを特徴とするワイヤボンディング装置。
5. 請求項４記載のワイヤボンディング装置において、
   前記トランスデューサ部分が、前方ベース部分を備え、
   前記前方ベース部分が、前記トランスデューサ部分に対して前記振動部分を取り付ける際に、前記少なくとも１つのアクチュエータアセンブリを受領するための貫通穴を有し、
   前記振動部分が、前記前方ベース部分に対して取り付けられる後方ベース部分を備えている、
   ことを特徴とするワイヤボンディング装置。
6. 請求項１記載のワイヤボンディング装置において、
   さらに、ベース部分を具備し、
   このベース部分に対して、前記アクチュエータアセンブリのうちの、前記フレキシブル連結フレームの前記第２面に対して連結された一端部とは反対側の他端部が、連結され、
   前記ベース部分が、前記フレキシブル連結フレームと比較して、より大きな剛性を有しており、これにより、前記フレキシブル連結フレームが、前記ベース部分に対して回転可能とされている、
   ことを特徴とするワイヤボンディング装置。
7. 請求項６記載のワイヤボンディング装置において、
   さらに、前記少なくとも１つのアクチュエータアセンブリの前記駆動方向に対して平行に延在するフレキシブル中央梁を具備し、
   このフレキシブル中央梁が、前記フレキシブル連結フレームを前記ベース部分に対して連結し得るよう構成されている、
   ことを特徴とするワイヤボンディング装置。
8. 請求項７記載のワイヤボンディング装置において、
   前記少なくとも１つのアクチュエータアセンブリが、第１アクチュエータと第２アクチュエータとを備え、
   これら第１アクチュエータと第２アクチュエータとが、前記フレキシブル中央梁の両サイドに配置されている、
   ことを特徴とするワイヤボンディング装置。
9. 請求項７記載のワイヤボンディング装置において、
   さらに、前記フレキシブル中央梁に配置された追加的なスリットを備え、
   この追加的なスリットが、前記長尺スリットの一ポイントに対して連結され、
   前記追加的なスリットが、前記少なくとも１つのアクチュエータアセンブリの前記駆動方向に対して平行とされている、
   ことを特徴とするワイヤボンディング装置。
10. 請求項９記載のワイヤボンディング装置において、
    前記追加的なスリットが、前記フレキシブル中央梁を、両サイドに位置した２つの梁へと分離し、
    これら２つの梁が、前記フレキシブル中央梁の分離されていないフレキシブル梁ベース部分によって一体となっており、これにより、前記少なくとも１つのアクチュエータアセンブリが振動的に駆動されたときには、前記２つの梁が、回転駆動される、
    ことを特徴とするワイヤボンディング装置。
11. 請求項７記載のワイヤボンディング装置において、
    前記フレキシブル中央梁が、さらに、狭窄部分を備え、
    この狭窄部分が、前記フレキシブル中央梁のうちの前記フレキシブル連結フレームに対して連結された一端部のところにおいて前記フレキシブル中央梁に形成された切欠によって形成され、
    前記狭窄部分によって、前記フレキシブル連結フレームの振動運動であるとともに前記少なくとも１つのアクチュエータアセンブリの前記駆動方向に対して横方向の振動運動のためのピボットが形成される、
    ことを特徴とするワイヤボンディング装置。
12. 請求項６記載のワイヤボンディング装置において、
    さらに、前記ベース部分内へと挿入される少なくとも１つの予荷重ネジを具備し、
    この少なくとも１つの予荷重ネジによって、前記少なくとも１つのアクチュエータアセンブリに対して、前記少なくとも１つのアクチュエータアセンブリを前記フレキシブル連結フレームに向けて安定的にクランプするための予荷重力が提供される、
    ことを特徴とするワイヤボンディング装置。
13. 請求項１２記載のワイヤボンディング装置において、
    前記予荷重ネジが、非円形のヘッドを備え、
    前記予荷重ネジが、前記ベース部分内の止まり穴内に挿入され、
    前記止まり穴が、硬化する充填コンパウンドによって充填され、これにより、前記充填コンパウンド内に埋設された前記予荷重ネジの前記ヘッドの回転に対抗することができる、
    ことを特徴とするワイヤボンディング装置。
14. 請求項６記載のワイヤボンディング装置において、
    さらに、前記フレキシブル連結フレーム内へと挿入される少なくとも１つの予荷重ネジを具備し、
    この少なくとも１つの予荷重ネジによって、前記少なくとも１つのアクチュエータアセンブリに対して、前記少なくとも１つのアクチュエータアセンブリを前記ベース部分に向けて安定的にクランプするための予荷重力が提供される、
    ことを特徴とするワイヤボンディング装置。
15. 請求項６記載のワイヤボンディング装置において、
    さらに、
    前記アクチュエータアセンブリを前記フレキシブル連結フレームに対して連結する第１フレキシブル支持体と、
    前記アクチュエータアセンブリを前記ベース部分に対して連結する第２フレキシブル支持体と、
    を具備し、
    前記第１フレキシブル支持体と第２フレキシブル支持体とが、前記アクチュエータアセンブリを前記ベース部分に対して回転可能とする、
    ことを特徴とするワイヤボンディング装置。
16. 請求項１５記載のワイヤボンディング装置において、
    さらに、予荷重ネジを具備し、
    この予荷重ネジが、前記第２フレキシブル支持体を前記アクチュエータアセンブリに向けて押し込むように動作し、これにより、前記アクチュエータアセンブリを安定的にクランプすることができる、
    ことを特徴とするワイヤボンディング装置。
17. 請求項１５記載のワイヤボンディング装置において、
    前記第１フレキシブル支持体が、前記フレキシブル連結フレームに対して隣接した支持体ベース部分と、前記アクチュエータアセンブリの一端部に対して隣接したアクチュエータアセンブリ支持体と、これら支持体ベース部分と前記アクチュエータアセンブリ支持体とを連結している梁上に位置する回転軸体と、を備えている、
    ことを特徴とするワイヤボンディング装置。
18. 請求項１７記載のワイヤボンディング装置において、
    前記第２フレキシブル支持体が、前記アクチュエータアセンブリのうちの、前記第１フレキシブル支持体に隣接した端部とは反対側の端部に隣接した第２アクチュエータアセンブリ支持体と、前記ベース部分に対して隣接した第２支持体ベース部分と、これら第２アクチュエータアセンブリ支持体と第２支持体ベース部分とを連結している第２梁上における第２回転軸体と、を備えている、
    ことを特徴とするワイヤボンディング装置。
19. 請求項１８記載のワイヤボンディング装置において、
    前記第２支持体ベース部分が、さらに、前記第２梁に対して連結された前方フレキシブル部分と、前記ベース部分に対して連結された後方フレキシブル部分と、前記前方フレキシブル部分と前記後方フレキシブル部分との間に位置したスリットと、を備え、
    前記第２支持体ベース部分が、前記第２フレキシブル支持体および前記アクチュエータアセンブリをクランプするための予荷重力を印加するための当接表面を備えている、
    ことを特徴とするワイヤボンディング装置。
20. 請求項１記載のワイヤボンディング装置において、
    さらに、前記長尺スリットの延長線上においてあるいはその延長線上の近傍において前記フレキシブル連結フレームの両サイドエッジから延出された周縁スリットを備えている、
    ことを特徴とするワイヤボンディング装置。

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