JPH10154722A - 多周波超音波ワイヤボンダとボンディング方法 - Google Patents
多周波超音波ワイヤボンダとボンディング方法Info
- Publication number
- JPH10154722A JPH10154722A JP9256358A JP25635897A JPH10154722A JP H10154722 A JPH10154722 A JP H10154722A JP 9256358 A JP9256358 A JP 9256358A JP 25635897 A JP25635897 A JP 25635897A JP H10154722 A JPH10154722 A JP H10154722A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- bonding
- frequency
- power
- voltage
- energy
- 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
Links
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
- H01L24/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L24/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
- B23K20/002—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating specially adapted for particular articles or work
- B23K20/004—Wire welding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
- B23K20/10—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating making use of vibrations, e.g. ultrasonic welding
- B23K20/106—Features related to sonotrodes
-
- 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
- H01L2224/01—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
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
-
- 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
- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
-
- 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
- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
- H01L2224/852—Applying energy for connecting
- H01L2224/85201—Compression bonding
- H01L2224/85205—Ultrasonic bonding
-
- 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
- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
- H01L2224/859—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector involving monitoring, e.g. feedback loop
-
- 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
- H01L24/01—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
- H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
- H01L24/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
-
- 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
- H01L24/01—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
- H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L24/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
-
- 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
- H01L2924/01015—Phosphorus [P]
-
- 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
- H01L2924/01023—Vanadium [V]
-
- 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
- H01L2924/013—Alloys
- H01L2924/0132—Binary Alloys
- H01L2924/01327—Intermediate phases, i.e. intermetallics compounds
-
- 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
- H01L2924/19043—Component type being a resistor
-
- 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)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Wire Bonding (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】二つ以上の共鳴周波数を用いてファインワイヤ
ボンディングをする装置と方法を提供することである。 【解決手段】複数の有効な共鳴周波数で動作できる多共
鳴周波変換器に接続された多周波超音波発生器を設け
る。制御装置を超音波変換器を駆動するパワー増幅器に
接続し、他のものと独立なボンディング操作の間に用い
られえるべき共鳴周波数の各々に対するパワー、電圧又
は電流プロファイルを適用することができるようにす
る。
ボンディングをする装置と方法を提供することである。 【解決手段】複数の有効な共鳴周波数で動作できる多共
鳴周波変換器に接続された多周波超音波発生器を設け
る。制御装置を超音波変換器を駆動するパワー増幅器に
接続し、他のものと独立なボンディング操作の間に用い
られえるべき共鳴周波数の各々に対するパワー、電圧又
は電流プロファイルを適用することができるようにす
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動ワイヤホンダ
によって保持され制御されるボンディング工具によって
ファインワイヤに加えられる超音波エネルギーを用いる
ファインワイヤ・ボンディングに関する。さらに詳しく
いえば、本発明は、複数の異なる共鳴周波数が単一ワイ
ヤボンド操作中に同じ変喚器に加えられる多重周波ワイ
ヤボンディングの装置と方法に関する。
によって保持され制御されるボンディング工具によって
ファインワイヤに加えられる超音波エネルギーを用いる
ファインワイヤ・ボンディングに関する。さらに詳しく
いえば、本発明は、複数の異なる共鳴周波数が単一ワイ
ヤボンド操作中に同じ変喚器に加えられる多重周波ワイ
ヤボンディングの装置と方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来は、ファインワイヤ・ボンディング
に用いられる超音波変換器が単一高効率共鳴周波数で用
いるために設計され製作された。そのような変換器は、
一つの効率のよい共鳴周波数を持っていることが一般に
知られていたが、アリ・アール・サファバカ（Ａｌｉ
Ｒ．Ｓａｆａｂａｋｈａｈ）によって、多重共鳴単体超
音波変換器（Ｍｕｌｔｉ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｕｎｉ
ｂｏｄｙ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅ
ｒ）の名称で１９９４年１２月５日に出願され本発明と
同じ譲受人に譲渡された係属出願米国特許出願番号０８
／３４９，２５１号において開示されるまで、二つの異
なる共鳴周波数を持った上述のような変換器を作成でき
るということは知られていなかったか又は評価されなか
った。
に用いられる超音波変換器が単一高効率共鳴周波数で用
いるために設計され製作された。そのような変換器は、
一つの効率のよい共鳴周波数を持っていることが一般に
知られていたが、アリ・アール・サファバカ（Ａｌｉ
Ｒ．Ｓａｆａｂａｋｈａｈ）によって、多重共鳴単体超
音波変換器（Ｍｕｌｔｉ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｕｎｉ
ｂｏｄｙ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅ
ｒ）の名称で１９９４年１２月５日に出願され本発明と
同じ譲受人に譲渡された係属出願米国特許出願番号０８
／３４９，２５１号において開示されるまで、二つの異
なる共鳴周波数を持った上述のような変換器を作成でき
るということは知られていなかったか又は評価されなか
った。
【０００３】従来６０ｋＨｚで作られたファインワイヤ
ボンド１２０ｋＨｚで作られたファインワイヤボンドと
異なる様子で形成し、異なるせん断強さを示すことが一
般的に知られていた。これらの周波数及びそれらの密接
に関連した周波数とひどく異なる周波数で作られたワイ
ヤボンドに対する金属間構造及びせん断ボンド強さを定
める利用できるデータは殆ど又は全くない。リー・レバ
イン（Ｌｅｅ Ｌｅｖｉｎｅ）はこれらの周波数で作ら
れたワイヤボンドに関する理論の技術の現状を１９９５
年１０月２４〜２６日の「マイクロエレクトロニックス
に関する国際シンポジウム（ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎａｔ
ｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍｏｎ Ｍｉｃｒｏｅｌ
ｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）（ＩＳＨＭ）議事録の頁２４２〜
２４６に提出された「超音波ウッジボンディング機構．
２理論適用範囲」という論文において要約した。
ボンド１２０ｋＨｚで作られたファインワイヤボンドと
異なる様子で形成し、異なるせん断強さを示すことが一
般的に知られていた。これらの周波数及びそれらの密接
に関連した周波数とひどく異なる周波数で作られたワイ
ヤボンドに対する金属間構造及びせん断ボンド強さを定
める利用できるデータは殆ど又は全くない。リー・レバ
イン（Ｌｅｅ Ｌｅｖｉｎｅ）はこれらの周波数で作ら
れたワイヤボンドに関する理論の技術の現状を１９９５
年１０月２４〜２６日の「マイクロエレクトロニックス
に関する国際シンポジウム（ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎａｔ
ｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍｏｎ Ｍｉｃｒｏｅｌ
ｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）（ＩＳＨＭ）議事録の頁２４２〜
２４６に提出された「超音波ウッジボンディング機構．
２理論適用範囲」という論文において要約した。
【０００４】要約すると、この論文は高周波（例えば１
２０ｋＨｚ）で作られたワイヤボンドがボンドを形成す
る初期の段階におけるわずかな変形を伴う高い割合の歪
み硬化をワイヤボンドの面間にある材料に持たせると説
明した。低周波数（例えば６０ｋＨｚ）で作られた等し
いワイヤボンドすべてのものがより強いせん断強さのワ
イヤホンドをもたらすより大きなスカッシとボンドを伴
うより小さな割合の歪み硬化を持っている。
２０ｋＨｚ）で作られたワイヤボンドがボンドを形成す
る初期の段階におけるわずかな変形を伴う高い割合の歪
み硬化をワイヤボンドの面間にある材料に持たせると説
明した。低周波数（例えば６０ｋＨｚ）で作られた等し
いワイヤボンドすべてのものがより強いせん断強さのワ
イヤホンドをもたらすより大きなスカッシとボンドを伴
うより小さな割合の歪み硬化を持っている。
【０００５】高いか低いいずれかの共鳴周波数を用いて
達成され得るすべての望ましい特性を利用するように二
つ以上の共鳴周波数を用いてファインワイヤボンドを行
う装置と方法を提供することが望ましいであろう。二つ
以上の有効な共鳴周波数を有する多共鳴周波数ボンディ
ング変換器が現在多共鳴周波数法及び装置の新規な自動
ワイヤボンダに組み込むことを可能にすると共にそのよ
うな装置を既存の自動ワイヤボンダに改装して入れるこ
とができる。
達成され得るすべての望ましい特性を利用するように二
つ以上の共鳴周波数を用いてファインワイヤボンドを行
う装置と方法を提供することが望ましいであろう。二つ
以上の有効な共鳴周波数を有する多共鳴周波数ボンディ
ング変換器が現在多共鳴周波数法及び装置の新規な自動
ワイヤボンダに組み込むことを可能にすると共にそのよ
うな装置を既存の自動ワイヤボンダに改装して入れるこ
とができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の一つの主な目
的は多重周波数ワイヤボンドを行う新しい装置と方法を
提供することである。
的は多重周波数ワイヤボンドを行う新しい装置と方法を
提供することである。
【０００７】本発明の主な目的は単一周波ワイヤボンド
より速く多周波ワイヤボンドを行い単一周波数ワイヤボ
ンドより強いワイヤボンドを作る方法を提供することで
ある。
より速く多周波ワイヤボンドを行い単一周波数ワイヤボ
ンドより強いワイヤボンドを作る方法を提供することで
ある。
【０００８】本発明の主な目的は第１のボンドのための
望ましいパワーと周波数の値及び引続き第２のボンドを
行うときのパワ−と周波数の異なる値を設定する方法を
提供することである。
望ましいパワーと周波数の値及び引続き第２のボンドを
行うときのパワ−と周波数の異なる値を設定する方法を
提供することである。
【０００９】本発明の一つの主な目的は、多周波数ボン
ディング操作を行うとき二つ以上の共鳴周波数に対する
最適パワ−プロファイルを迅速に決定する方法を提供す
ることである。
ディング操作を行うとき二つ以上の共鳴周波数に対する
最適パワ−プロファイルを迅速に決定する方法を提供す
ることである。
【００１０】本発明の一つの主な目的は一つの合成ボン
ディング周波数又は多周波数に対するパワ−プロファイ
ルを選択することである。
ディング周波数又は多周波数に対するパワ−プロファイ
ルを選択することである。
【００１１】本発明の一つの主な目的は電圧、電流又は
パワ−プロファイルを用いて多周波数ワイヤボンドを行
う方法と装置を提供することである。
パワ−プロファイルを用いて多周波数ワイヤボンドを行
う方法と装置を提供することである。
【００１２】本発明の一つ一般的目的は種々の表面条件
を有するボンディング・ターゲットに作られたワイヤボ
ンドの強さの一貫性を改良する方法と装置を提供するこ
とである。
を有するボンディング・ターゲットに作られたワイヤボ
ンドの強さの一貫性を改良する方法と装置を提供するこ
とである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明のこれら及び他の
目的によれば、二つ以上の共鳴周波数で有用なパワ−を
供給できる多共鳴周波変換器に結合された多周波超音波
発生器が提供される。時間に対するパワ−レベルプロフ
ァイルがボンディング操作中に用いられるべき共鳴周波
数の各々に対して発生される。高い共鳴周波数のパワ−
レベルは拡散ボンディングが始まるとすぐに減らされ、
次に低共鳴周波数のパワ−レベルが拡散移行及びボンド
面積の成長を強めるように大きくされる。本発明の好ま
しい実施形態において、多共鳴周波数はボンディング力
を加えたのちに始動され、すべてのボンディング力を除
かれる前に止められる。ボンディング操作はまたボンデ
ィング操作のどの段階の間でも一定のパワ−、電圧又は
電流を用いて行われてもよい。
目的によれば、二つ以上の共鳴周波数で有用なパワ−を
供給できる多共鳴周波変換器に結合された多周波超音波
発生器が提供される。時間に対するパワ−レベルプロフ
ァイルがボンディング操作中に用いられるべき共鳴周波
数の各々に対して発生される。高い共鳴周波数のパワ−
レベルは拡散ボンディングが始まるとすぐに減らされ、
次に低共鳴周波数のパワ−レベルが拡散移行及びボンド
面積の成長を強めるように大きくされる。本発明の好ま
しい実施形態において、多共鳴周波数はボンディング力
を加えたのちに始動され、すべてのボンディング力を除
かれる前に止められる。ボンディング操作はまたボンデ
ィング操作のどの段階の間でも一定のパワ−、電圧又は
電流を用いて行われてもよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明において用いられる装置と
方法を説明する前に、以下の用語及び式を新規なプロセ
スを最もよく説明するために用いる。多共鳴周波変換器
に加えられるパワ−を交流制限波電圧及び電流波形によ
って表わされ高い周波数（ＦＨＩ）及び低い周波数（Ｆ
ＬＯ）は負荷状態のもとでの共鳴周波数であると仮定す
ると、
方法を説明する前に、以下の用語及び式を新規なプロセ
スを最もよく説明するために用いる。多共鳴周波変換器
に加えられるパワ−を交流制限波電圧及び電流波形によ
って表わされ高い周波数（ＦＨＩ）及び低い周波数（Ｆ
ＬＯ）は負荷状態のもとでの共鳴周波数であると仮定す
ると、
【００１５】
【式１】 及び合成又は全パワ−（ＰＣ）は
【００１６】
【式２】 ボンディング工具を保持する変換器の先端の変位（Ｄ）
は加えられた合成パワーの関数であり、
は加えられた合成パワーの関数であり、
【００１７】
【式３】 ｄＤ／ｄｔは速度なので、
【００１８】
【式４】 合成変位（Ｄｃ）もまた定数Ｃ１Ｘパワーとして定義さ
れてもよい、
れてもよい、
【００１９】
【式５】
【００２０】
【式６】 変換器先端の速度（Ｖ）はＶｃ＝ｄＤｃ／ｄｔとなるよ
うにｄＤ／ｄｔとして記載され、
うにｄＤ／ｄｔとして記載され、
【００２１】
【式７】
【００２２】
【式８】 である。
【００２３】周波数をＲＭＳ速度（Ｖｒｍｓ）を√（２
π）・Ｄによって割ったものとして表わすことができ、
従って合成周波数（Ｆｃ）は
π）・Ｄによって割ったものとして表わすことができ、
従って合成周波数（Ｆｃ）は
【００２４】
【式９】 ここでＶｒｍｓは高周波と低周波数の周波数と振幅から
導かれた既知の値である。
導かれた既知の値である。
【００２５】負荷のかかったもとでの共鳴周波数が分か
っており、合成パワ−Ｐｃはメニュ−要求に応じてプロ
グラムされているとき、親コンピュータは高いパワー及
び低いパワー（ＰＨＩ及びＰＬＯ）に対するパワ−レベ
ルを計算することができて計算する。高低の共鳴周波数
は
っており、合成パワ−Ｐｃはメニュ−要求に応じてプロ
グラムされているとき、親コンピュータは高いパワー及
び低いパワー（ＰＨＩ及びＰＬＯ）に対するパワ−レベ
ルを計算することができて計算する。高低の共鳴周波数
は
【００２６】
【式１０】
【００２７】
【式１１】 である。
【００２８】定数Ｃ２ないしＣ７は各々の周波数に対し
て独特であり、数値積分の方法によって求めることがで
きることができるので、前述の定数と式を親コンピュー
タにプログラムし半導体工業においてよく知られている
自動ワイヤボンダに供給され販売されたすべての機械に
付いている操作マニュアルに説明されたメニューによっ
て駆動されるディスプレイスクリーンを追跡することが
可能である。そのような機械の代表的なものはウィロウ
・グローブ（Ｗｉｌｌｏｗ Ｇｏｖｅ）ＰＡ１９０９０
にあるクリック及びソファ工業株式会社によって（Ｋｕ
ｌｉｃｋｅ ａｎｄ Ｓｏｆｆａ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅ
ｓ Ｉｎｃ．）製作されたモデル１４８４８８の自動ゴ
−ルド・ボール・ボンダ（Ｇｏｌｄ Ｂａｌｌ Ｂｏｎ
ｄｅｒ）。
て独特であり、数値積分の方法によって求めることがで
きることができるので、前述の定数と式を親コンピュー
タにプログラムし半導体工業においてよく知られている
自動ワイヤボンダに供給され販売されたすべての機械に
付いている操作マニュアルに説明されたメニューによっ
て駆動されるディスプレイスクリーンを追跡することが
可能である。そのような機械の代表的なものはウィロウ
・グローブ（Ｗｉｌｌｏｗ Ｇｏｖｅ）ＰＡ１９０９０
にあるクリック及びソファ工業株式会社によって（Ｋｕ
ｌｉｃｋｅ ａｎｄ Ｓｏｆｆａ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅ
ｓ Ｉｎｃ．）製作されたモデル１４８４８８の自動ゴ
−ルド・ボール・ボンダ（Ｇｏｌｄ Ｂａｌｌ Ｂｏｎ
ｄｅｒ）。
【００２９】である。
【００３０】次に多周波数発生器と多共鳴周波数変換器
１１をプログラムして操作する作動可能な装置を示す略
ブロック図１０を示す図１を参照する。
１１をプログラムして操作する作動可能な装置を示す略
ブロック図１０を示す図１を参照する。
【００３１】演算子をあらかじめ定めた範囲内の設定値
にプロンプトする又はあらかじめ定めた既知の値が通常
セットアップ又はティ−チの動作中にボンディングサイ
クルを調整する目的で仮定されている省略時設定価を可
能にするように設計されている複数のメニューを示す表
示装置１３を備えている。ひとたび所望のボンディング
値が確立されると、自動ワイヤボンダは第１及び第２の
ボンディングターゲットを位置決めし、一貫してＣＰＵ
１２とキーボード１４の制御のもとに確立されたボンド
値を繰返すことができる。ＣＰＵ１２は標準のインタフ
ェースアダプタ１６及びバス１７と１８を経てパワー制
御装置兼プロファイル発生器１５に連結されている。
にプロンプトする又はあらかじめ定めた既知の値が通常
セットアップ又はティ−チの動作中にボンディングサイ
クルを調整する目的で仮定されている省略時設定価を可
能にするように設計されている複数のメニューを示す表
示装置１３を備えている。ひとたび所望のボンディング
値が確立されると、自動ワイヤボンダは第１及び第２の
ボンディングターゲットを位置決めし、一貫してＣＰＵ
１２とキーボード１４の制御のもとに確立されたボンド
値を繰返すことができる。ＣＰＵ１２は標準のインタフ
ェースアダプタ１６及びバス１７と１８を経てパワー制
御装置兼プロファイル発生器１５に連結されている。
【００３２】高速生産のために用いるとのできるプロフ
ァイルは親コンピュータ１２によって生成され、三つの
アナログ電圧によって制御された発振器２１ないし２３
結合されて示されている制御装置１５の中に記憶される
のが好ましい。好ましい実施形態においてはＶＣＯ２１
及び２２は低周波発生器と高周波発生器をそれぞれ備え
ている。ＶＣＯ２３は高周波発生器又は低周波発生器の
いずれであってもよい。ＶＣＯ２１ないし２３はボンテ
ィングサイクルのすべて又は任意の部分の間所定の制御
値を保つのに適応している制御信号である振幅指令をそ
れらの入力ライン１９に受けるようになっている。
ァイルは親コンピュータ１２によって生成され、三つの
アナログ電圧によって制御された発振器２１ないし２３
結合されて示されている制御装置１５の中に記憶される
のが好ましい。好ましい実施形態においてはＶＣＯ２１
及び２２は低周波発生器と高周波発生器をそれぞれ備え
ている。ＶＣＯ２３は高周波発生器又は低周波発生器の
いずれであってもよい。ＶＣＯ２１ないし２３はボンテ
ィングサイクルのすべて又は任意の部分の間所定の制御
値を保つのに適応している制御信号である振幅指令をそ
れらの入力ライン１９に受けるようになっている。
【００３３】ＶＣＯ２１ないし２３からの電圧出力は制
御装置１５にあるパワ−又は電圧プロファイルのレベル
に応じて設定された所定の電圧振幅を持っている。あと
で説明するように、変換器１１は負荷のもとに殆ど固定
されている特性インピーダンスを持ち、Ｖｃｏｓθとし
て定義された交流電流及び電圧に応じて動作する。電圧
出力は合計回路２４において加算されてパワ−増幅器２
６への入力として変調合成信号を形成する合成電圧をラ
イン２５に作る。ライン２７における電流は変換器１１
及び検知抵抗器Ｒｓを通ってライン２８を経て接地へゆ
く。Ｒｓを横切る電圧は変換器１１を通る電流Ｉｓとし
て検知され、ライン２７にある入力は電圧Ｖｓとして検
知される。ライン２７と２８にある電圧は単一周波数又
は帯域フィルタ３１ないし３３に分離されている多周波
合成物であってもよい。フィルタ３１ないし３３からの
出力はＶＣＯ２１〜２３が負荷を受けて共鳴周波数に固
定されているとき同相である二つの別々の波形を備えて
いる。ライン３４に検知された波形はライン３８〜４０
にある別々の位相検出器に加えられる。ライン３８〜４
０にある誤差信号はループフィルタ４１〜４３において
ろ波され、ＶＣＯ２１〜２３の制御のための位相ロック
ループ（ＰＬＬ）を完了するそれぞれライン４４〜４６
に直接電圧制御を作る。
御装置１５にあるパワ−又は電圧プロファイルのレベル
に応じて設定された所定の電圧振幅を持っている。あと
で説明するように、変換器１１は負荷のもとに殆ど固定
されている特性インピーダンスを持ち、Ｖｃｏｓθとし
て定義された交流電流及び電圧に応じて動作する。電圧
出力は合計回路２４において加算されてパワ−増幅器２
６への入力として変調合成信号を形成する合成電圧をラ
イン２５に作る。ライン２７における電流は変換器１１
及び検知抵抗器Ｒｓを通ってライン２８を経て接地へゆ
く。Ｒｓを横切る電圧は変換器１１を通る電流Ｉｓとし
て検知され、ライン２７にある入力は電圧Ｖｓとして検
知される。ライン２７と２８にある電圧は単一周波数又
は帯域フィルタ３１ないし３３に分離されている多周波
合成物であってもよい。フィルタ３１ないし３３からの
出力はＶＣＯ２１〜２３が負荷を受けて共鳴周波数に固
定されているとき同相である二つの別々の波形を備えて
いる。ライン３４に検知された波形はライン３８〜４０
にある別々の位相検出器に加えられる。ライン３８〜４
０にある誤差信号はループフィルタ４１〜４３において
ろ波され、ＶＣＯ２１〜２３の制御のための位相ロック
ループ（ＰＬＬ）を完了するそれぞれライン４４〜４６
に直接電圧制御を作る。
【００３４】ＰＬＬの周波数を他のアナログ回路で制御
できるが又はデジタル式に制御してもよいことが知られ
ている。そのようなデジタル回路はコンピュータ又はデ
ジタル信号処理装置（図示なし）を用いて所定の周波数
を作るようにプログラムされることのできる直接デジタ
ル合成装置を用いる。
できるが又はデジタル式に制御してもよいことが知られ
ている。そのようなデジタル回路はコンピュータ又はデ
ジタル信号処理装置（図示なし）を用いて所定の周波数
を作るようにプログラムされることのできる直接デジタ
ル合成装置を用いる。
【００３５】図示の好ましい実施形態においては、親コ
ンピュータ１２又は制御装置１５は電圧Ｖ及び三つの別
々の加算回路４７〜４９へバス５１を経て加えられる電
圧レベルとして電流Ｉ指令（ＣＭＤＳ）を発することが
できる。ライン３４にある前述のＩｓ及びＶｓ信号は加
算回路４７〜４９の負の入力に加えられて一定パワ−、
電圧又は電流の帰還制御を可能にする方法でプロファイ
ル生成器１５に戻し接続されるライン５１〜５３上に誤
差信号を発生する。制御される各周波数はそれぞれのラ
イン５１〜５３に誤差信号の発生を要求する。
ンピュータ１２又は制御装置１５は電圧Ｖ及び三つの別
々の加算回路４７〜４９へバス５１を経て加えられる電
圧レベルとして電流Ｉ指令（ＣＭＤＳ）を発することが
できる。ライン３４にある前述のＩｓ及びＶｓ信号は加
算回路４７〜４９の負の入力に加えられて一定パワ−、
電圧又は電流の帰還制御を可能にする方法でプロファイ
ル生成器１５に戻し接続されるライン５１〜５３上に誤
差信号を発生する。制御される各周波数はそれぞれのラ
イン５１〜５３に誤差信号の発生を要求する。
【００３６】自動ワイヤボンダに設けられている形のア
ナログ多周波発生器を説明したが、数多くの新しい制御
パラメータをワイヤボンダの技術の現状の表示メューに
加えることができるということがわかるであろう。
ナログ多周波発生器を説明したが、数多くの新しい制御
パラメータをワイヤボンダの技術の現状の表示メューに
加えることができるということがわかるであろう。
【００３７】一例として、従来のワイヤ−ボンダの「ボ
ンドパラメータ」表示スクリーンはボンド時間、ボンド
パワ−、ボンド力及び超音波パワ−プロファイルに対す
るメニュー設立値を含んでいる。本発明はオペレータに
第１又は第２のボンド操作の四つの段階の各々に対する
時間及びパワーを設定できるようにする。あとで説明す
る四段階は最適結果を発生するように、設計されるの
で、各段階の間異なるボンディング力を用いることによ
って所望の結果を強めることが可能である。
ンドパラメータ」表示スクリーンはボンド時間、ボンド
パワ−、ボンド力及び超音波パワ−プロファイルに対す
るメニュー設立値を含んでいる。本発明はオペレータに
第１又は第２のボンド操作の四つの段階の各々に対する
時間及びパワーを設定できるようにする。あとで説明す
る四段階は最適結果を発生するように、設計されるの
で、各段階の間異なるボンディング力を用いることによ
って所望の結果を強めることが可能である。
【００３８】操作の好ましいモードにおいて、合成周波
数Ｆｃは単一ボンドの異なる段階に対してボンディング
力及びボンディング時間と共に選択される。操作のこの
好ましいモードにおいて、親コンピュータは式（１０）
及び（１１）を計算し、パワープロファイルを設定す
る。異なるＦｃを一つ段階又は時間に対して入力でき、
親コンピュータは変化の最適遷移速度を計算すると共に
ＰＨＩ及びＰＬＯを計算する。
数Ｆｃは単一ボンドの異なる段階に対してボンディング
力及びボンディング時間と共に選択される。操作のこの
好ましいモードにおいて、親コンピュータは式（１０）
及び（１１）を計算し、パワープロファイルを設定す
る。異なるＦｃを一つ段階又は時間に対して入力でき、
親コンピュータは変化の最適遷移速度を計算すると共に
ＰＨＩ及びＰＬＯを計算する。
【００３９】操作のもう一つの好ましいモードにおい
て、スタートにおいて低周波及び高周波に対するパワー
レベルを設立し、ボンド操作の時間段階を設定すること
が可能であり、親コンピュータはボンドプロファイルの
遷移及び終了の速度を計算することになる。
て、スタートにおいて低周波及び高周波に対するパワー
レベルを設立し、ボンド操作の時間段階を設定すること
が可能であり、親コンピュータはボンドプロファイルの
遷移及び終了の速度を計算することになる。
【００４０】操作のもう一つのモードにおいて、従来技
術において行われたように一定の電流、電圧又はパワー
でボンドし、ボンド操作の異なる段階に対する逐次の又
は同時の異なる周波数を選択することによって従来のボ
ンド時間とボンド強さを改良することが可能である。
術において行われたように一定の電流、電圧又はパワー
でボンドし、ボンド操作の異なる段階に対する逐次の又
は同時の異なる周波数を選択することによって従来のボ
ンド時間とボンド強さを改良することが可能である。
【００４１】操作のもう一つのモードにおいて、唯一の
アクティブ周波数でスタートし次にもう一つの異なるア
クティブ周波数でボンドを終了し、遷移段階の間所望の
組合せの周波数を作ることが可能である。このモードに
よって既知の所望のボンディングプロファイルをボンド
力と共に周波数及びボンド時間の選択に重ね合わせるこ
とができる。
アクティブ周波数でスタートし次にもう一つの異なるア
クティブ周波数でボンドを終了し、遷移段階の間所望の
組合せの周波数を作ることが可能である。このモードに
よって既知の所望のボンディングプロファイルをボンド
力と共に周波数及びボンド時間の選択に重ね合わせるこ
とができる。
【００４２】次に図２を参照すると親コンピュータ１２
によって発生されプロファイル発生器１５の中に記憶さ
れた種類の好ましい平滑化エネルギープロファイルの波
形図を示している。代りに、プロファイルは制御装置／
プロファイル発生器１５において発生し記憶することが
できるであろう。変換器の先端の変位Ｄ又は振幅は前に
式（３）において設定された合成パワ−Ｐｃに比例す
る。自動ワイヤボンダにおけるパワー設定値はミリワッ
トであり、最大有効振幅又は変位を発生するように設計
されている。変位は１インチの４分の１（ミル）（＝
０．０２５４ｍｍ）対ミリ秒単位の時間である。図２に
示された波形はボールボンド又は第１のボンドに用いる
ものである。第２のボンドに対して匹敵する時間と振幅
はほぼ同じである。
によって発生されプロファイル発生器１５の中に記憶さ
れた種類の好ましい平滑化エネルギープロファイルの波
形図を示している。代りに、プロファイルは制御装置／
プロファイル発生器１５において発生し記憶することが
できるであろう。変換器の先端の変位Ｄ又は振幅は前に
式（３）において設定された合成パワ−Ｐｃに比例す
る。自動ワイヤボンダにおけるパワー設定値はミリワッ
トであり、最大有効振幅又は変位を発生するように設計
されている。変位は１インチの４分の１（ミル）（＝
０．０２５４ｍｍ）対ミリ秒単位の時間である。図２に
示された波形はボールボンド又は第１のボンドに用いる
ものである。第２のボンドに対して匹敵する時間と振幅
はほぼ同じである。
【００４３】高周波波形５４は段階０と段階１の間高パ
ワー高振幅スクラブでスタートし、金属間表面の間の拡
散のスタートを始める。段階２においてボンディングさ
れているワイヤは基板又はボンディングターゲットにロ
ックされ超音波エネルギーが拡散過程を強める。段階２
において、高周波パワ−は下げられ、一方低周波形のパ
ワーは大きくされる。段階３の間は、高周波パワーは減
らされて段階３の最後の部分において止められる。
ワー高振幅スクラブでスタートし、金属間表面の間の拡
散のスタートを始める。段階２においてボンディングさ
れているワイヤは基板又はボンディングターゲットにロ
ックされ超音波エネルギーが拡散過程を強める。段階２
において、高周波パワ−は下げられ、一方低周波形のパ
ワーは大きくされる。段階３の間は、高周波パワーは減
らされて段階３の最後の部分において止められる。
【００４４】低周波波形５５は段階０において低パワー
及び低振幅でスタートする。波形５５は段階２において
高パワー及び高振幅への遷移をスタートする。段階３の
間最大パワ−は所望のボンドの面積が完了されるまで続
けられる。段階３の最後の部分において低周波パワ−は
止められる。
及び低振幅でスタートする。波形５５は段階２において
高パワー及び高振幅への遷移をスタートする。段階３の
間最大パワ−は所望のボンドの面積が完了されるまで続
けられる。段階３の最後の部分において低周波パワ−は
止められる。
【００４５】図２に示されたパワープロファイルは平坦
化されて好ましい実施形態を表わし、なおさらに改変さ
れることができ拡散と基板へのワイヤのロッキングの前
にスクラブとスリップで始まる上に定義した工程を完了
しボンドのためのすべてのパワーの終了前に全寸法ボン
ドへのボンド領域の成長で終りになる。
化されて好ましい実施形態を表わし、なおさらに改変さ
れることができ拡散と基板へのワイヤのロッキングの前
にスクラブとスリップで始まる上に定義した工程を完了
しボンドのためのすべてのパワーの終了前に全寸法ボン
ドへのボンド領域の成長で終りになる。
【００４６】次に図３を参照すると、高周波波形５６が
オールパワ−でスタートし、低周波波形５７がノーパワ
−でスタートしている。ボンドが始まったのち、低周波
波形の上のパワ−がスターとしてフルパワ−に上昇し、
一方高周波波形５６は下げられる。波形５６は前のよう
にボンディング時間の終りに終了する波形５７の前に終
りにされる。
オールパワ−でスタートし、低周波波形５７がノーパワ
−でスタートしている。ボンドが始まったのち、低周波
波形の上のパワ−がスターとしてフルパワ−に上昇し、
一方高周波波形５６は下げられる。波形５６は前のよう
にボンディング時間の終りに終了する波形５７の前に終
りにされる。
【００４７】次に図４を参照すると、合成振幅又は変位
５８対ミリ秒で表わした時間の波形図が示されている。
実際には、この図は図２及び３に示された二つの波形に
対する総合又は合成変位５８を示している。また図４に
はＶｃ＝ｄＤｃ／ｄｔである合成速度波形５９が示され
ている。次に図５を参照すると、好ましい実施の形態の
背後にある理論を説明するのに用いことのできる理論的
パワー対時間波形図が示されている。ワイヤボンドされ
るほとんどの半導体は、冶金と清浄さにおいて異なるパ
ッドを持っている。結果として、最適周波数、パワー、
ボンド力及び時間は、セットアップ又はティーチ試験が
行われるまで確実には分かっていない。本発明は、オペ
レータが低周波及び高周波パワーの両方の成分を含む合
成パワーＰc を定めるために高周波パワーに対する低周
波パワーの量を変えることができるようにする。この知
識によってオペレータが高周波と低周波の間にある合成
周波数Ｆc （式９）を計算できる。特定形式の半導体素
子のための最適合成周波数の知識は、同様の形の素子に
移すことができる。従って、セットアップ手順及び相対
パワーの最適設定を合成又は最適パワーＰc を最初に選
択することによってスタートすることが可能である。親
コンピュータ１２は、図５に示された波形６１及び６２
に対するパワーＰLO及びＰHIの最適設定値を計算するこ
とができる。段階０乃至３の時間及び加えられるボンデ
ィング力のために使用できる設定値は高周波及び低周波
に対する最適パワーより容易に決定できる。この説明と
図５は、合成周波数Ｆc ＝Ｖ／√（２π）・Ｄと同様に
速度Ｖ＝ｄＤc ／ｄｔが段階１のあとに著しく変化する
ことを明らか実証している。変換器の先端の実際の速度
は、計算できるが、ターゲットにボンドされているワイ
ヤがいったんターゲットに固定すると、ワイヤの上にあ
るボンディング工具の先端は、動くと分かっているが、
変換器が動く速度と同じではない。
５８対ミリ秒で表わした時間の波形図が示されている。
実際には、この図は図２及び３に示された二つの波形に
対する総合又は合成変位５８を示している。また図４に
はＶｃ＝ｄＤｃ／ｄｔである合成速度波形５９が示され
ている。次に図５を参照すると、好ましい実施の形態の
背後にある理論を説明するのに用いことのできる理論的
パワー対時間波形図が示されている。ワイヤボンドされ
るほとんどの半導体は、冶金と清浄さにおいて異なるパ
ッドを持っている。結果として、最適周波数、パワー、
ボンド力及び時間は、セットアップ又はティーチ試験が
行われるまで確実には分かっていない。本発明は、オペ
レータが低周波及び高周波パワーの両方の成分を含む合
成パワーＰc を定めるために高周波パワーに対する低周
波パワーの量を変えることができるようにする。この知
識によってオペレータが高周波と低周波の間にある合成
周波数Ｆc （式９）を計算できる。特定形式の半導体素
子のための最適合成周波数の知識は、同様の形の素子に
移すことができる。従って、セットアップ手順及び相対
パワーの最適設定を合成又は最適パワーＰc を最初に選
択することによってスタートすることが可能である。親
コンピュータ１２は、図５に示された波形６１及び６２
に対するパワーＰLO及びＰHIの最適設定値を計算するこ
とができる。段階０乃至３の時間及び加えられるボンデ
ィング力のために使用できる設定値は高周波及び低周波
に対する最適パワーより容易に決定できる。この説明と
図５は、合成周波数Ｆc ＝Ｖ／√（２π）・Ｄと同様に
速度Ｖ＝ｄＤc ／ｄｔが段階１のあとに著しく変化する
ことを明らか実証している。変換器の先端の実際の速度
は、計算できるが、ターゲットにボンドされているワイ
ヤがいったんターゲットに固定すると、ワイヤの上にあ
るボンディング工具の先端は、動くと分かっているが、
変換器が動く速度と同じではない。
【００４８】本発明の方法は、最適ボンドを得るための
設定に対する従来の速度、パワー及び周波数によるアプ
ローチが従来のアプローチを用いて解決されなかったと
認めている。好ましい実施形態のアプローチを用いる
と、段階０及び１を最小の時間内で完了する合成波数を
見出すことができる。同様にして、段階３を最小時間内
に完了する合成周波数とパワーを求めることが可能であ
る。
設定に対する従来の速度、パワー及び周波数によるアプ
ローチが従来のアプローチを用いて解決されなかったと
認めている。好ましい実施形態のアプローチを用いる
と、段階０及び１を最小の時間内で完了する合成波数を
見出すことができる。同様にして、段階３を最小時間内
に完了する合成周波数とパワーを求めることが可能であ
る。
【００４９】本発明は、第１のボンドのための公称ボン
ディング時間が多周波ボンディングを用いて５ミリ秒で
あることを示している。これらの試験を行うのに用いら
れた商業的に利用可能な自動ワイヤボンダの技術の最近
の状態は、６０kHz ワイヤボンディング変換器でボンド
するとき、１５ミリ秒の公称ボンディング時間を持って
いる。用いられるボンダにおける最短の従来のプログラ
ム可能なボンディング時間は１０ミリ秒である。同様の
条件の下で１２０kHz 変換器でボンディングするとき、
公称ボンディング時間は１０ミリ秒であったし、最小ボ
ンディング時間は６ミリ秒であった。
ディング時間が多周波ボンディングを用いて５ミリ秒で
あることを示している。これらの試験を行うのに用いら
れた商業的に利用可能な自動ワイヤボンダの技術の最近
の状態は、６０kHz ワイヤボンディング変換器でボンド
するとき、１５ミリ秒の公称ボンディング時間を持って
いる。用いられるボンダにおける最短の従来のプログラ
ム可能なボンディング時間は１０ミリ秒である。同様の
条件の下で１２０kHz 変換器でボンディングするとき、
公称ボンディング時間は１０ミリ秒であったし、最小ボ
ンディング時間は６ミリ秒であった。
【００５０】次にターゲット又はボンディングパッド上
での超音波ボンドの進展の四つの段階を示している表を
示す表１を参照する。
での超音波ボンドの進展の四つの段階を示している表を
示す表１を参照する。
【００５１】
【表１】 表１は、前に参照した１９９５年１０月のＩＳＨＭ議事
録の論文から複写され、歪み硬化の割合は、スリップが
ステージ１の終りに止められる前にさえ、低周波におけ
るより高周波において高いことを示すために含まれてい
る。ステージ２には、ステージＰ及びＶのスタート又は
完了のための周波数間の時間比較が示されていない。し
たがって、この論文と表は、拡散が開始した時又はボン
ド領域の成長が本発明の図２及び３の段階において例示
されたように始まるときを教示または示唆していない。
録の論文から複写され、歪み硬化の割合は、スリップが
ステージ１の終りに止められる前にさえ、低周波におけ
るより高周波において高いことを示すために含まれてい
る。ステージ２には、ステージＰ及びＶのスタート又は
完了のための周波数間の時間比較が示されていない。し
たがって、この論文と表は、拡散が開始した時又はボン
ド領域の成長が本発明の図２及び３の段階において例示
されたように始まるときを教示または示唆していない。
【００５２】本発明を用いて達成された実際のボンドせ
ん断強さを同じ自動ワイヤボンだにある同じ変換器にお
いて同じワイヤを用いて前に達成されたボンドせん断強
さに比較して説明している表２を参照する。
ん断強さを同じ自動ワイヤボンだにある同じ変換器にお
いて同じワイヤを用いて前に達成されたボンドせん断強
さに比較して説明している表２を参照する。
【００５３】
【表２】 見出しは自明で、複周波第１ワイヤボンドの平均せん断
強さが等価な従来のワイヤボンドより約４０％分だけ強
いことを明らかに示している。ボンドそのものは、単位
面積当たり（p.u.a.）２８％分だけ強いことを示してい
る。半導体における傾向は、素子密度をより高くそして
パッド寸法及びパッドピッチをより小さくするように押
進めている。本発明を用いることによってより小さいボ
ンド寸法をボンド強さを失わずに作ることができる。
強さが等価な従来のワイヤボンドより約４０％分だけ強
いことを明らかに示している。ボンドそのものは、単位
面積当たり（p.u.a.）２８％分だけ強いことを示してい
る。半導体における傾向は、素子密度をより高くそして
パッド寸法及びパッドピッチをより小さくするように押
進めている。本発明を用いることによってより小さいボ
ンド寸法をボンド強さを失わずに作ることができる。
【００５４】本発明の好ましい実施形態を説明したの
で、本発明を添付特許請求の範囲に表現された発明の範
囲からそれることなく数多くの方法で改変できることが
分かるであろう。通常、低周波パワーは、ボンドのスタ
ーと時に最低のレベルにある。それはスタート時点では
最小にされてもよいし又は省略さえされてもよい。最低
パワー成分が高周波パワーであるようにして行われるボ
ンドのスタートの場合には逆が当てはまるであろう。
で、本発明を添付特許請求の範囲に表現された発明の範
囲からそれることなく数多くの方法で改変できることが
分かるであろう。通常、低周波パワーは、ボンドのスタ
ーと時に最低のレベルにある。それはスタート時点では
最小にされてもよいし又は省略さえされてもよい。最低
パワー成分が高周波パワーであるようにして行われるボ
ンドのスタートの場合には逆が当てはまるであろう。
【００５５】同様にして、周波数成分の一つを多周波ボ
ンディングにおいて達成される利点から外れることなく
ワイヤボンドの終りにおいて最小にできる。多周波ボン
ディングを用いる主な理由は、より高いせん断強さの三
つ折ワイヤボンドがより短い時間でより高度の一貫性で
なされることである。超音波ワイヤボンディングは、少
なくとも３０年の間用いられてきて、本願発明の発明者
及び譲受人は、応答性多共鳴周波変換器に同時に又は逐
次に加えられる二つ以上の共鳴周波数を用いる多周波ワ
イヤボンディング法に対して開発された従来のハードウ
ェアを全く知らない。
ンディングにおいて達成される利点から外れることなく
ワイヤボンドの終りにおいて最小にできる。多周波ボン
ディングを用いる主な理由は、より高いせん断強さの三
つ折ワイヤボンドがより短い時間でより高度の一貫性で
なされることである。超音波ワイヤボンディングは、少
なくとも３０年の間用いられてきて、本願発明の発明者
及び譲受人は、応答性多共鳴周波変換器に同時に又は逐
次に加えられる二つ以上の共鳴周波数を用いる多周波ワ
イヤボンディング法に対して開発された従来のハードウ
ェアを全く知らない。
【００５６】本発明をその理論的基本形において二つ以
上の超音波発生器を用いてパワー増幅器又は変換器の入
力に与えるパワーを強化されたボンド強さに貢献すると
信じられているパワーの変化の有り又は無しに切替える
ことによって用いることができる。
上の超音波発生器を用いてパワー増幅器又は変換器の入
力に与えるパワーを強化されたボンド強さに貢献すると
信じられているパワーの変化の有り又は無しに切替える
ことによって用いることができる。
【図１】多共鳴周波変換器をプログラムして作動させる
作動可能な装置を示す新規な多周波発生器の略ブロック
線図である。
作動可能な装置を示す新規な多周波発生器の略ブロック
線図である。
【図２】高周波及び低周波の多共鳴周波ボンディングサ
イクルのための好ましい実施形態のエネルギープロファ
イル波形図である。
イクルのための好ましい実施形態のエネルギープロファ
イル波形図である。
【図３】ボンディング操作中高周波の終了と重なるよう
に低周波発生器の遅延スタートによって図２をどのよう
に改造できるかを示す波形図である。
に低周波発生器の遅延スタートによって図２をどのよう
に改造できるかを示す波形図である。
【図４】図２及び図３に示された多周波ボンディングサ
イクル間の超音波変換器の先端の速度と変位の波形図で
ある。
イクル間の超音波変換器の先端の速度と変位の波形図で
ある。
【図５】多周波ボンディング操作のための理論的パワー
レベル対時間を示す波形図である。
レベル対時間を示す波形図である。
１１ 多共鳴周波変換器 １５ パワー制御装置兼プロファイル発生器 ２１〜２３ 電圧制御発振器（ＶＣＯ） ２６ パワー増幅器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウェイ クイン アメリカ合衆国ペンシルバニア州19446 モントゴメリー アンドリュー レイン ４ (72)発明者 リー ロバート レビン アメリカ合衆国ペンシルバニア州18066 ニュー トリポリ ボックス 2560 ロー ド ２
Claims (10)
- 【請求項１】 多共鳴周波ワイヤボンディング変換器
（１１）を多共鳴周波パワーの源（２４，２６）へ接続
する工程と、 ボンディング操作の間用いられる共鳴周波数の各々に対
する所定のエネルギーレベルと時間をプログラムする工
程と、 ワイヤボンディング操作の間ボンディング力を加えかつ
前記共鳴周波数におけるエネルギープロファイルに従っ
て前記変換器に加えられるエネルギーを同時に制御しな
がらファインワイヤをボンディング・ターゲットにボン
ディングする工程を備える多周波ワイヤボンドを自動ワ
イヤボンダで行う方法。 - 【請求項２】 所定のエネルギーレベルをプログラムす
る工程がボンディグ操作の間に起る前記共鳴周波数の各
々に対する複数のパワーレベルを設定する工程を備える
請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 複数のパワーレベルを設定する前記工程
が複数の共鳴周波数における前記多共鳴周波変換器を駆
動するために用いられるパワー増幅器に加えられている
電圧のレベルを調節することを含む請求項２に記載の方
法。 - 【請求項４】 電圧のレベルを調節する前記工程が前記
パワー増幅器に加えられるべき所望の電圧を設定する工
程と、前記変換器に加えられた電圧を検知する工程と、
前記パワー増幅器の出力を所望の電圧に調節する帰還誤
差制御信号を発生する工程とを備える請求項３に記載の
方法。 - 【請求項５】 前記所定のエネルギーレベルをプログラ
ムする工程がエネルギーレベルを比例する電圧レベルに
変換する工程と、前記多共鳴周波変換器を駆動するのに
用いられるパワー増幅器へ加えられるべき所望の電圧レ
ベルを発生する工程とを含む請求項１に記載の方法。 - 【請求項６】 所定のエネルギーレベルをプログラムす
る工程が合成周波数を設定する工程と、高周波及び低周
波のためのパワーレベルを数学的計算を通じて求める工
程を含む請求項１に記載の方法。 - 【請求項７】 複数の独立共鳴周波信号を超音波変換器
の既知の変位を発生するように共鳴周波数の各々に応ず
るようにあらかじめ定められた前記超音波変換器へ加え
る工程と、 ボンディング操作をファインワイヤに行う工程と、 前記変換器へ加えられている周波数信号のパワーレベル
を同時に変換する工程とをさらに含む請求項１に記載の
方法。 - 【請求項８】 エネルギーレベルをプログラムする工程
が、 ボンディング操作の第１の段階の間に用いられるべき高
共鳴周波エネルギーに対する所定の第１のエネルギーレ
ベルと持続時間をプログラムする工程と、ボンディング
操作の次の段階の間に用いられるべき低共鳴周波エネル
ギーに対する所定の第２のエネルギーレベルと持続時間
をプログラムする工程と、 ファインワイヤボンディング操作をボンディング力と前
記高共鳴周波エネルギーを加えることによってスタート
する工程と、 ファインワイヤボンディング操作をボンディング力と前
記低共鳴周波エネルギーを加えることによって完了する
工程と、 ボンディング操作の前記第１と前記次の段階の間ファイ
ンワイヤに加わるボンディング力を維持する工程と、 高共鳴周波エネルギーレベルが減らされ、一方低共鳴周
波エネルギーレベルが増大されるように高共鳴周波と低
共鳴周波のエネルギーレベルを調整し、ファインワイヤ
とボンディング・ターゲットの間の金属間ボンドを成長
させたあとでボンディング操作を終了する工程を備えて
いる請求項１に記載の方法。 - 【請求項９】 複数の個別共鳴周波数を発生する多周波
超音波発生器（２１〜２３）と、 前記多周波超音波発生器（２１〜２３）に接続されたパ
ワー増幅器（２６）、 前記パワー増幅器（２６）に接続された多共鳴周波数変
換器（１１）と、 前記ボンディング操作の間共鳴周波数のあらかじめ定め
た電圧とパワーレベルを維持するために前記変換器を横
切って供給される電圧と電流に接続されている帰還制御
装置（１５）を備える複数の共鳴周波数を用いてワイヤ
ボンドを行う装置。 - 【請求項１０】 前記帰還制御装置（１５）が電圧又は
電流の所定のプロファィルレベルを維持するプロファイ
ル制御手段をさらに備える請求項９に記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/717,503 US5884834A (en) | 1996-09-20 | 1996-09-20 | Multi-frequency ultrasonic wire bonder and method |
| US08/717503 | 1996-09-20 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10154722A true JPH10154722A (ja) | 1998-06-09 |
| JP4080034B2 JP4080034B2 (ja) | 2008-04-23 |
Family
ID=24882288
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25635897A Expired - Lifetime JP4080034B2 (ja) | 1996-09-20 | 1997-09-22 | 多周波ワイヤボンドを自動ワイヤボンダで行う方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5884834A (ja) |
| JP (1) | JP4080034B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120125977A1 (en) * | 2009-08-12 | 2012-05-24 | Kulicke And Soffa Industries, Inc. | Ultrasonic transducers for wire bonding and methods of forming wire bonds using ultrasonic transducers |
| TWI552248B (zh) * | 2012-03-15 | 2016-10-01 | 先進科技新加坡有限公司 | 用於裝配導線鍵合機的換能器的裝置 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW521358B (en) * | 2000-09-22 | 2003-02-21 | Asm Tech Singapore Pte Ltd | A method of bonding wires |
| US6871770B2 (en) * | 2001-10-01 | 2005-03-29 | Asm Assembly Automation Limited | Ultrasonic transducer |
| KR20030066344A (ko) * | 2002-02-01 | 2003-08-09 | 에섹 트레이딩 에스에이 | 와이어본더로 접합시에 최적의 접합 파라미터들을결정하기 위한 방법 |
| US20060186179A1 (en) * | 2005-02-23 | 2006-08-24 | Levine Lee R | Apparatus and method for bonding wires |
| US10381321B2 (en) | 2017-02-18 | 2019-08-13 | Kulicke And Soffa Industries, Inc | Ultrasonic transducer systems including tuned resonators, equipment including such systems, and methods of providing the same |
| US11937979B2 (en) | 2021-04-27 | 2024-03-26 | Kulicke And Soffa Industries, Inc. | Ultrasonic transducers, wire bonding machines including ultrasonic transducers, and related methods |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4586642A (en) * | 1985-05-13 | 1986-05-06 | Kulicke And Soffa Industries Inc. | Wire bond monitoring system |
| US5578888A (en) * | 1994-12-05 | 1996-11-26 | Kulicke And Soffa Investments, Inc. | Multi resonance unibody ultrasonic transducer |
-
1996
- 1996-09-20 US US08/717,503 patent/US5884834A/en not_active Expired - Lifetime
-
1997
- 1997-09-22 JP JP25635897A patent/JP4080034B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120125977A1 (en) * | 2009-08-12 | 2012-05-24 | Kulicke And Soffa Industries, Inc. | Ultrasonic transducers for wire bonding and methods of forming wire bonds using ultrasonic transducers |
| US8251275B2 (en) * | 2009-08-12 | 2012-08-28 | Kulicke And Soffa Industries, Inc. | Ultrasonic transducers for wire bonding and methods of forming wire bonds using ultrasonic transducers |
| US8365977B2 (en) | 2009-08-12 | 2013-02-05 | Kulicke And Soffa Industries, Inc. | Ultrasonic transducers for wire bonding and methods of forming wire bonds using ultrasonic transducers |
| TWI552248B (zh) * | 2012-03-15 | 2016-10-01 | 先進科技新加坡有限公司 | 用於裝配導線鍵合機的換能器的裝置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5884834A (en) | 1999-03-23 |
| JP4080034B2 (ja) | 2008-04-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2139472C (en) | Method and apparatus for operating a generator supplying a high-frequency power to an ultrasonic transducer | |
| JP4080034B2 (ja) | 多周波ワイヤボンドを自動ワイヤボンダで行う方法 | |
| JPS63194343A (ja) | ワイヤボンディング装置の制御方法 | |
| CN108215213A (zh) | 超声波焊接机的焊接参数的动态调整 | |
| JP3259011B2 (ja) | インバータ式抵抗溶接制御方法及び装置 | |
| JP2714339B2 (ja) | ワイヤボンディング装置 | |
| JPS62110784A (ja) | 振動発生トランスデュ−サへの電力供給方法および同装置 | |
| US7432129B2 (en) | Bonding apparatus and method of bonding for a semiconductor chip | |
| JPH0964081A (ja) | 半導体実装方法およびその装置 | |
| JPH02101754A (ja) | ボンディング方法及びボンディング装置 | |
| EP3603826B1 (en) | Method for calibrating an ultrasonic bonding machine | |
| JPH0629357A (ja) | 超音波溶着機 | |
| JP3897937B2 (ja) | ボンディング方法 | |
| JP3791424B2 (ja) | 超音波ボンディング装置及び超音波ボンディング方法 | |
| JP2725117B2 (ja) | ワイヤボンディング装置及びその方法 | |
| JP2770542B2 (ja) | ワイヤボンダーにおけるトランスデューサのｕｓ発振装置 | |
| JP2555120B2 (ja) | ワイヤボンディング方法 | |
| JP3399679B2 (ja) | ワイヤボンディング装置およびワイヤボンディング方法 | |
| JPS61208836A (ja) | ワイヤボンデイング方法 | |
| JP2000174068A (ja) | 電子部品の超音波圧着装置および超音波圧着方法 | |
| JP2725116B2 (ja) | ワイヤボンディング装置及びその方法 | |
| JP3149676B2 (ja) | 超音波ボンディング装置 | |
| JPS606710B2 (ja) | 超音波発振器の出力制御方法 | |
| JP2791258B2 (ja) | 超音波振動子の駆動方法およびその装置 | |
| JP2003243450A (ja) | 超音波ボンディング装置及び超音波ボンディング方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 19971208 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040414 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060825 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060905 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20061129 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20061218 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070220 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20070510 |
|
| A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20070515 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070802 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070828 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071019 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20071120 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071127 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071127 |
|
| 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: 20080108 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080206 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110215 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120215 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130215 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140215 Year of fee payment: 6 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |