JPH07297239A - 超音波ボンディング装置 - Google Patents
超音波ボンディング装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ワイヤボンディング装置などの超音波ボンデ
ィング装置において、ボンディングツールのインピーダ
ンスの変化にともなう発振出力の変動を補正しながら、
ボンディングツールの発振出力を一定に保って安定した
ボンディングを行える超音波ボンディング装置を提供す
ることを目的とする。 【構成】 ボンディングツール1を超音波振動させる圧
電素子4と、超音波発振器41と、超音波発振器41で
発振された高周波信号を昇圧して圧電素子4に印加する
トランス40と、トランス40の電流と電圧に基づいて
ボンディングツール1側のインピーダンスを演算するイ
ンピーダンス演算部44と、インピーダンスの変動にと
もなって変化する圧電素子4への供給電力を補正するた
めに超音波発振器41に印加される電圧を制御する制御
部47とで構成した。
ィング装置において、ボンディングツールのインピーダ
ンスの変化にともなう発振出力の変動を補正しながら、
ボンディングツールの発振出力を一定に保って安定した
ボンディングを行える超音波ボンディング装置を提供す
ることを目的とする。 【構成】 ボンディングツール1を超音波振動させる圧
電素子4と、超音波発振器41と、超音波発振器41で
発振された高周波信号を昇圧して圧電素子4に印加する
トランス40と、トランス40の電流と電圧に基づいて
ボンディングツール1側のインピーダンスを演算するイ
ンピーダンス演算部44と、インピーダンスの変動にと
もなって変化する圧電素子4への供給電力を補正するた
めに超音波発振器41に印加される電圧を制御する制御
部47とで構成した。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ボンディングツールを
超音波振動させながらワークに押し付けてワークを対象
物にボンディングする超音波ボンディング装置に関する
ものである。
超音波振動させながらワークに押し付けてワークを対象
物にボンディングする超音波ボンディング装置に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】例えば特開平2−206143などに記
載されたワイヤボンディング装置は、超音波発振器によ
り圧電素子に電圧を印加してホーンを超音波(US)振
動させながら、ホーンの先端部に保持されたキャピラリ
ツールによりワイヤをチップの電極や基板の電極に押し
付けてボンディングするようになっている。また特開平
4−199725などに記載されたインナーリードボン
ディング装置も、同様にホーンを超音波振動させながら
ホーンの先端部に保持された押圧子をリードに押し付け
てリードをチップの電極にボンディングするようになっ
ている。
載されたワイヤボンディング装置は、超音波発振器によ
り圧電素子に電圧を印加してホーンを超音波(US)振
動させながら、ホーンの先端部に保持されたキャピラリ
ツールによりワイヤをチップの電極や基板の電極に押し
付けてボンディングするようになっている。また特開平
4−199725などに記載されたインナーリードボン
ディング装置も、同様にホーンを超音波振動させながら
ホーンの先端部に保持された押圧子をリードに押し付け
てリードをチップの電極にボンディングするようになっ
ている。
【0003】上記ホーンなどのボンディングツールの発
振出力は、ボンディングツールのインピーダンスと超音
波発振器側から圧電素子に印加される印加電圧によって
定まる。そこで従来は、ボンディングツールのインピー
ダンスは一定として、圧電素子に印加される印加電圧を
制御することによりボンディングツールの発振出力を制
御していた。
振出力は、ボンディングツールのインピーダンスと超音
波発振器側から圧電素子に印加される印加電圧によって
定まる。そこで従来は、ボンディングツールのインピー
ダンスは一定として、圧電素子に印加される印加電圧を
制御することによりボンディングツールの発振出力を制
御していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが実際は、ボン
ディングツールのインピーダンスは一定ではなく、ホー
ンの取付部やホーンの先端部に保持されたキャピラリツ
ールなどの押圧子の保持状態や押圧子の交換などによっ
て変化することから、上記従来手段では発振出力が基準
値からずれてしまい、ボンディング不良が発生しやすい
という問題点があった。
ディングツールのインピーダンスは一定ではなく、ホー
ンの取付部やホーンの先端部に保持されたキャピラリツ
ールなどの押圧子の保持状態や押圧子の交換などによっ
て変化することから、上記従来手段では発振出力が基準
値からずれてしまい、ボンディング不良が発生しやすい
という問題点があった。
【0005】そこで本発明は、ボンディングツールのイ
ンピーダンスの変化に応じて超音波発振器の出力を補正
することにより、安定したボンディングが行える超音波
ボンディング装置を提供することを目的とする。
ンピーダンスの変化に応じて超音波発振器の出力を補正
することにより、安定したボンディングが行える超音波
ボンディング装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】このために本発明は、ワ
ークを対象物に押圧してボンディングするボンディング
ツールと、このボンディングツールを超音波振動させる
圧電素子と、超音波発振器と、この超音波発振器で発振
された高周波信号を昇圧して圧電素子に印加するトラン
スと、このトランスの電流と電圧に基づいてボンディン
グツール側のインピーダンスを演算するインピーダンス
演算部と、このインピーダンスの変動にともなって変化
する圧電素子への供給電力を補正するために超音波発振
器に印加される電圧を制御する制御部とから超音波ボン
ディング装置を構成したものである。
ークを対象物に押圧してボンディングするボンディング
ツールと、このボンディングツールを超音波振動させる
圧電素子と、超音波発振器と、この超音波発振器で発振
された高周波信号を昇圧して圧電素子に印加するトラン
スと、このトランスの電流と電圧に基づいてボンディン
グツール側のインピーダンスを演算するインピーダンス
演算部と、このインピーダンスの変動にともなって変化
する圧電素子への供給電力を補正するために超音波発振
器に印加される電圧を制御する制御部とから超音波ボン
ディング装置を構成したものである。
【0007】
【作用】上記構成によれば、ボンディングツールのイン
ピーダンスの変化を監視し、インピーダンスの変化に対
応して電圧を制御することにより、ボンディングツール
の発振出力を一定に保って安定したボンディングを行う
ことができる。
ピーダンスの変化を監視し、インピーダンスの変化に対
応して電圧を制御することにより、ボンディングツール
の発振出力を一定に保って安定したボンディングを行う
ことができる。
【0008】
【実施例】次に、図面を参照しながら本発明の一実施例
を説明する。図1は本発明の一実施例のワイヤボンディ
ング装置の側面図、図2は同ワイヤボンディング装置に
備えられた超音波発振回路のブロック図、図3は同ワイ
ヤボンディング装置に備えられた超音波発振回路の発振
出力図、図4は同ワイヤボンディング装置に備えられた
超音波発振回路の動作のフローチャート、図5は同ワイ
ヤボンディング装置に備えられた超音波発振回路の動作
のフローチャートである。図1において、1はボンディ
ングツールであって、ホーン2と、ホーン2の先端部に
保持されたキャピラリツール3と、ホーン2の後端部に
結合された圧電素子4から成っている。キャピラリツー
ル3にはワイヤ5が挿通されている。6はリードフレー
ムであり、その上面にチップ7が搭載されている。圧電
素子4に高周波の電圧を印加してホーン2をUS(超音
波)振動させながら、ワイヤ5をキャピラリツール3の
下面でリードフレーム6やチップ7の上面に押し付けて
ボンディングし、リードフレーム6とチップ7をワイヤ
5で接続する。21はリードフレーム6が載置された基
台であり、その側面にはシリンダ22が設けられてい
る。シリンダ22のロッド23はマスク24を保持して
いる。シリンダ22のロッド23が引き込むことによ
り、マスク24でリードフレーム6を基台21に押し付
けて、キャピラリツール3をUS振動させながらワイヤ
ボンディングを行う最中に、リードフレーム6ががたむ
くのを防止する。
を説明する。図1は本発明の一実施例のワイヤボンディ
ング装置の側面図、図2は同ワイヤボンディング装置に
備えられた超音波発振回路のブロック図、図3は同ワイ
ヤボンディング装置に備えられた超音波発振回路の発振
出力図、図4は同ワイヤボンディング装置に備えられた
超音波発振回路の動作のフローチャート、図5は同ワイ
ヤボンディング装置に備えられた超音波発振回路の動作
のフローチャートである。図1において、1はボンディ
ングツールであって、ホーン2と、ホーン2の先端部に
保持されたキャピラリツール3と、ホーン2の後端部に
結合された圧電素子4から成っている。キャピラリツー
ル3にはワイヤ5が挿通されている。6はリードフレー
ムであり、その上面にチップ7が搭載されている。圧電
素子4に高周波の電圧を印加してホーン2をUS(超音
波)振動させながら、ワイヤ5をキャピラリツール3の
下面でリードフレーム6やチップ7の上面に押し付けて
ボンディングし、リードフレーム6とチップ7をワイヤ
5で接続する。21はリードフレーム6が載置された基
台であり、その側面にはシリンダ22が設けられてい
る。シリンダ22のロッド23はマスク24を保持して
いる。シリンダ22のロッド23が引き込むことによ
り、マスク24でリードフレーム6を基台21に押し付
けて、キャピラリツール3をUS振動させながらワイヤ
ボンディングを行う最中に、リードフレーム6ががたむ
くのを防止する。
【0009】ホーン2の基端部はフレーム25に支持さ
れている。フレーム25の後端部にはカムフォロワ2
6,27が軸着されており、カムフォロワ26,27は
カム28を挾持している。モータ29に駆動されてカム
28が回転すると、フレーム25はピン30を中心に上
下方向に揺動し、ホーン2も同方向に揺動してキャピラ
リツール3はワイヤ5をチップ7の上面やリードフレー
ム6の上面に押し付けてボンディングする。31はテー
ブル装置であって、Xテーブル32とYテーブル33を
段積して構成されている。フレーム25はYテーブル3
3上の軸受36に支持されている。Xテーブル32の駆
動用モータ34とYテーブル33の駆動用モータ35が
駆動すると、フレーム25やフレーム25に保持された
ホーン2はX方向やY方向に水平移動し、キャピラリツ
ール3を所定のボンディング位置に位置させる。
れている。フレーム25の後端部にはカムフォロワ2
6,27が軸着されており、カムフォロワ26,27は
カム28を挾持している。モータ29に駆動されてカム
28が回転すると、フレーム25はピン30を中心に上
下方向に揺動し、ホーン2も同方向に揺動してキャピラ
リツール3はワイヤ5をチップ7の上面やリードフレー
ム6の上面に押し付けてボンディングする。31はテー
ブル装置であって、Xテーブル32とYテーブル33を
段積して構成されている。フレーム25はYテーブル3
3上の軸受36に支持されている。Xテーブル32の駆
動用モータ34とYテーブル33の駆動用モータ35が
駆動すると、フレーム25やフレーム25に保持された
ホーン2はX方向やY方向に水平移動し、キャピラリツ
ール3を所定のボンディング位置に位置させる。
【0010】次に、図2を参照して超音波(US)発振
回路について説明する。図2において、40はトランス
である。トランス40の1次側は超音波発振器41に接
続されており、また2次側は圧電素子4に接続されてい
る。また2次側の一方の端子は第1の実効値変換回路
(以下、RMSという)42に接続されており、他方の
端子は第2のRMS43に接続されている。第1のRM
S42は、2次側の電圧vを実効値電圧Vに変換する。
また第2のRMS43は、2次側の電流iを実効値電流
Iに変換する。
回路について説明する。図2において、40はトランス
である。トランス40の1次側は超音波発振器41に接
続されており、また2次側は圧電素子4に接続されてい
る。また2次側の一方の端子は第1の実効値変換回路
(以下、RMSという)42に接続されており、他方の
端子は第2のRMS43に接続されている。第1のRM
S42は、2次側の電圧vを実効値電圧Vに変換する。
また第2のRMS43は、2次側の電流iを実効値電流
Iに変換する。
【0011】第1のRMS42と第2のRMS43はイ
ンピーダンス演算部44に接続されており、このインピ
ーダンス演算部44はインピーダンスZ1=V÷Iを演
算する。演算されたインピーダンスZ1はA/D変換器
45でA/D変換され、インターフェイス46を通して
制御部(CPU)47に入力される。48は記憶部であ
って、この記憶部48は基準状態におけるインピーダン
スZ0、インピーダンス演算部44で演算されたインピ
ーダンスZ1、基準状態における印加電圧V0などを記
憶する。制御部47は、記憶部48に記憶されたデータ
を読取りながら、超音波発振器41を制御する。
ンピーダンス演算部44に接続されており、このインピ
ーダンス演算部44はインピーダンスZ1=V÷Iを演
算する。演算されたインピーダンスZ1はA/D変換器
45でA/D変換され、インターフェイス46を通して
制御部(CPU)47に入力される。48は記憶部であ
って、この記憶部48は基準状態におけるインピーダン
スZ0、インピーダンス演算部44で演算されたインピ
ーダンスZ1、基準状態における印加電圧V0などを記
憶する。制御部47は、記憶部48に記憶されたデータ
を読取りながら、超音波発振器41を制御する。
【0012】図3は超音波発振回路の発振出力図であ
る。横軸は時間t、縦軸は発振出力Pである。実線波形
で示されるP0は基準状態(インピーダンスZ0時)の
発振出力であって、(数1)のとおりである。
る。横軸は時間t、縦軸は発振出力Pである。実線波形
で示されるP0は基準状態(インピーダンスZ0時)の
発振出力であって、(数1)のとおりである。
【0013】
【数1】
【0014】また破線波形で示されるP1はインピーダ
ンスがZ1のときの発振出力であって、(数2)のとお
りである。
ンスがZ1のときの発振出力であって、(数2)のとお
りである。
【0015】
【数2】
【0016】発振出力P1はボンディングツール1のイ
ンピーダンスの変動のために発振出力P0よりも小さく
なった場合で、この発振出力P1でボンディングツール
1を超音波振動させるとボンディング不良が生じる。そ
こでインピーダンスがZ0からZ1に変化しても、所定
の発振出力P0が得られるように、印加電圧をV0から
V1にアップし、このV1を補正印加電圧として印加す
ればよい。そこで補正係数Aを(数3)で演算する。
ンピーダンスの変動のために発振出力P0よりも小さく
なった場合で、この発振出力P1でボンディングツール
1を超音波振動させるとボンディング不良が生じる。そ
こでインピーダンスがZ0からZ1に変化しても、所定
の発振出力P0が得られるように、印加電圧をV0から
V1にアップし、このV1を補正印加電圧として印加す
ればよい。そこで補正係数Aを(数3)で演算する。
【0017】
【数3】
【0018】また補正印加電圧V1は(数4)から求め
られ(数5)のとおり発振出力P1は発振出力P0に等
しくなる。
られ(数5)のとおり発振出力P1は発振出力P0に等
しくなる。
【0019】
【数4】
【0020】
【数5】
【0021】したがって(数5)から明らかなように、
インピーダンスがZ1の場合も、所定の発振出力P0が
得られる。なお上述した演算は制御部47で行われる。
インピーダンスがZ1の場合も、所定の発振出力P0が
得られる。なお上述した演算は制御部47で行われる。
【0022】図4はインピーダンスZ1の測定フローで
ある。まず超音波発振電圧指令信号V0で発振指令が制
御部47から出され(ステップ1)、そのときのインピ
ーダンスZ1を読み取り(ステップ2)、読み取られた
インピーダンスZ1を記憶部28に記憶する(ステップ
3)。
ある。まず超音波発振電圧指令信号V0で発振指令が制
御部47から出され(ステップ1)、そのときのインピ
ーダンスZ1を読み取り(ステップ2)、読み取られた
インピーダンスZ1を記憶部28に記憶する(ステップ
3)。
【0023】また図5はボンディング動作中の補正発振
フローを示している。まず超音波発振電圧指令信号V0
を読取り(ステップ11)、補正係数Aを演算し(ステ
ップ12)、V1=AV0を演算し(ステップ13)、
補正超音波発振電圧指令信号V1を超音波発振器41に
出力する(ステップ14)。以上により、インピーダン
スZ1の変化に追随して印加電圧を補正しながら、常に
所定の発振出力P0によりホーン2を振動させることが
できる。
フローを示している。まず超音波発振電圧指令信号V0
を読取り(ステップ11)、補正係数Aを演算し(ステ
ップ12)、V1=AV0を演算し(ステップ13)、
補正超音波発振電圧指令信号V1を超音波発振器41に
出力する(ステップ14)。以上により、インピーダン
スZ1の変化に追随して印加電圧を補正しながら、常に
所定の発振出力P0によりホーン2を振動させることが
できる。
【0024】なお、インピーダンスZ0,Z1の測定
は、ボンディングツール1を上昇させた無負荷の状態で
計測するか、もしくは実際のボンディングと同じように
押圧ツールを接地させた状態で計測する。また上記実施
例は、ワイヤボンディング装置を例にとって説明した
が、本発明はフィルムキャリヤのインナーリードをチッ
プの電極にボンディングするインナーリードボンディン
グ装置や、アウターリードを基板の電極にボンディング
するアウターリードボンディング装置などの他の超音波
ボンディング装置にも適用できる。
は、ボンディングツール1を上昇させた無負荷の状態で
計測するか、もしくは実際のボンディングと同じように
押圧ツールを接地させた状態で計測する。また上記実施
例は、ワイヤボンディング装置を例にとって説明した
が、本発明はフィルムキャリヤのインナーリードをチッ
プの電極にボンディングするインナーリードボンディン
グ装置や、アウターリードを基板の電極にボンディング
するアウターリードボンディング装置などの他の超音波
ボンディング装置にも適用できる。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ボ
ンディングツールのインピーダンスの変化に追随して印
加電圧を補正することにより、常に一定の発振出力でボ
ンディングツールを超音波振動させることができ、した
がって安定したボンディングを行うことができる。
ンディングツールのインピーダンスの変化に追随して印
加電圧を補正することにより、常に一定の発振出力でボ
ンディングツールを超音波振動させることができ、した
がって安定したボンディングを行うことができる。
【図1】本発明の一実施例のワイヤボンディング装置の
側面図
側面図
【図2】本発明の一実施例のワイヤボンディング装置に
備えられた超音波発振回路のブロック図
備えられた超音波発振回路のブロック図
【図3】本発明の一実施例のワイヤボンディング装置に
備えられた超音波発振回路の発振出力図
備えられた超音波発振回路の発振出力図
【図4】本発明の一実施例のワイヤボンディング装置に
備えられた超音波発振回路の動作のフローチャート
備えられた超音波発振回路の動作のフローチャート
【図5】本発明の一実施例のワイヤボンディング装置に
備えられた超音波発振回路の動作のフローチャート
備えられた超音波発振回路の動作のフローチャート
1 ボンディングツール 4 圧電素子 40 トランス 41 超音波発振器 44 インピーダンス演算部 47 制御部
Claims (1)
- 【請求項1】ワークを対象物に押圧してボンディングす
るボンディングツールと、このボンディングツールを超
音波振動させる圧電素子と、超音波発振器と、この超音
波発振器で発振された高周波信号を昇圧して前記圧電素
子に印加するトランスと、このトランスの電流と電圧に
基づいて前記ボンディングツール側のインピーダンスを
演算するインピーダンス演算部と、このインピーダンス
の変動にともなって変化する前記圧電素子への供給電力
を補正するために前記超音波発振器に印加される電圧を
制御する制御部とを備えたことを特徴とする超音波ボン
ディング装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8152994A JP3149676B2 (ja) | 1994-04-20 | 1994-04-20 | 超音波ボンディング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8152994A JP3149676B2 (ja) | 1994-04-20 | 1994-04-20 | 超音波ボンディング装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07297239A true JPH07297239A (ja) | 1995-11-10 |
JP3149676B2 JP3149676B2 (ja) | 2001-03-26 |
Family
ID=13748855
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8152994A Expired - Fee Related JP3149676B2 (ja) | 1994-04-20 | 1994-04-20 | 超音波ボンディング装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3149676B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10390582B2 (en) | 2014-12-05 | 2019-08-27 | Two Guys And A Hat Inc. | Protective headgear |
USD804732S1 (en) | 2015-10-21 | 2017-12-05 | Two Guys And A Hat Inc. | Protective headgear |
-
1994
- 1994-04-20 JP JP8152994A patent/JP3149676B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3149676B2 (ja) | 2001-03-26 |
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