JPH10323620A - 超音波振動装置 - Google Patents
超音波振動装置Info
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- Wire Bonding (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来の超音波熱圧着ワイヤボンドを行う際に
印加する超音波振動は、一方向の成分しか持たないた
め、接合形状や接合強度が不安定になる等、製品品質に
悪い影響を及ぼしていた。 【解決手段】 超音波発振子１からの振動を伝達するボ
ンディングアーム２に、ボンディングアーム２の超音波
発振子１から離れた位置に設けられたボンディングツー
ル３の振動軌跡が、円または略円を描くよう、あらかじ
め振動シミュレーション等により、その最適質量値およ
び付与位置が選ばれた付与質量８を設けたものである。
印加する超音波振動は、一方向の成分しか持たないた
め、接合形状や接合強度が不安定になる等、製品品質に
悪い影響を及ぼしていた。 【解決手段】 超音波発振子１からの振動を伝達するボ
ンディングアーム２に、ボンディングアーム２の超音波
発振子１から離れた位置に設けられたボンディングツー
ル３の振動軌跡が、円または略円を描くよう、あらかじ
め振動シミュレーション等により、その最適質量値およ
び付与位置が選ばれた付与質量８を設けたものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体装置の組
立て工程における、超音波振動を利用して行うワイヤボ
ンド工程に使用する超音波振動装置に関するものであ
る。
立て工程における、超音波振動を利用して行うワイヤボ
ンド工程に使用する超音波振動装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の組立て工程において、ゴー
ルドワイヤの先端をボール状にし、超音波振動を印加し
つつ熱圧着する超音波熱圧着ワイヤボンド技術が一般的
に用いられている。図５は、従来のワイヤボンド用超音
波振動装置を示す概略説明図で、（ａ）は平面図、
（ｂ）は側面図である。図において、１はワイヤボンド
用超音波振動装置の超音波発振子、２は超音波発振子１
からの超音波振動を伝達する超音波トランスデューサの
機能を有するボンディングアーム、３はボンディングア
ーム２の超音波発振子１と離れた位置に取付けられたボ
ンディングツールである。
ルドワイヤの先端をボール状にし、超音波振動を印加し
つつ熱圧着する超音波熱圧着ワイヤボンド技術が一般的
に用いられている。図５は、従来のワイヤボンド用超音
波振動装置を示す概略説明図で、（ａ）は平面図、
（ｂ）は側面図である。図において、１はワイヤボンド
用超音波振動装置の超音波発振子、２は超音波発振子１
からの超音波振動を伝達する超音波トランスデューサの
機能を有するボンディングアーム、３はボンディングア
ーム２の超音波発振子１と離れた位置に取付けられたボ
ンディングツールである。
【０００３】図６は、従来のワイヤボンドプロセスを示
す概略説明図である。図において、４はボンディングツ
ール３の中心を通っているワイヤ、５はワイヤ４の先端
に高電圧放電により形成されたボール、６はヒータ、７
はヒータ６により加熱された被ボンディング面である。
図６（ａ）は、ボンディングツール３の詳細を示し、図
６（ｂ）はボール５が形成された状態、図６（ｃ）はボ
ール５と被ボンディング面７が熱圧着された状態を示す
図である。図７は、従来のワイヤボンド用超音波振動装
置のボンディングアーム先端部を示す拡大図で、ボンデ
ィングツール３の振動軌跡を矢印で示している。図にお
いて、２、３は図５におけるものと同じものである。
す概略説明図である。図において、４はボンディングツ
ール３の中心を通っているワイヤ、５はワイヤ４の先端
に高電圧放電により形成されたボール、６はヒータ、７
はヒータ６により加熱された被ボンディング面である。
図６（ａ）は、ボンディングツール３の詳細を示し、図
６（ｂ）はボール５が形成された状態、図６（ｃ）はボ
ール５と被ボンディング面７が熱圧着された状態を示す
図である。図７は、従来のワイヤボンド用超音波振動装
置のボンディングアーム先端部を示す拡大図で、ボンデ
ィングツール３の振動軌跡を矢印で示している。図にお
いて、２、３は図５におけるものと同じものである。
【０００４】このように構成された従来のワイヤボンド
用超音波振動装置のワイヤボンドプロセスは、ボンディ
ングツール３の中心に通っているワイヤ４（図６
（ａ））の先端に高電圧放電によりボール５を形成し
（図６（ｂ））、これを、ヒータ６により加熱した被ボ
ンディング面７へ熱圧着接合する（図６（ｃ））。この
時、ボンディングアーム２を経由した超音波発振子１か
らの超音波振動がボンディングツール３へ印加される。
この際、従来の超音波振動装置では、印加する超音波振
動は、図７に矢印で示すごとく、ある一方向の成分しか
持たないものであった。このように従来の超音波振動装
置では、超音波熱圧着ワイヤボンドを行う際に印加する
超音波振動が一方向の成分しか持たないため、接合形状
や接合強度が不安定になる等、製品品質に悪い影響を及
ぼしていた。
用超音波振動装置のワイヤボンドプロセスは、ボンディ
ングツール３の中心に通っているワイヤ４（図６
（ａ））の先端に高電圧放電によりボール５を形成し
（図６（ｂ））、これを、ヒータ６により加熱した被ボ
ンディング面７へ熱圧着接合する（図６（ｃ））。この
時、ボンディングアーム２を経由した超音波発振子１か
らの超音波振動がボンディングツール３へ印加される。
この際、従来の超音波振動装置では、印加する超音波振
動は、図７に矢印で示すごとく、ある一方向の成分しか
持たないものであった。このように従来の超音波振動装
置では、超音波熱圧着ワイヤボンドを行う際に印加する
超音波振動が一方向の成分しか持たないため、接合形状
や接合強度が不安定になる等、製品品質に悪い影響を及
ぼしていた。
【０００５】このような問題を解消するために、ワイヤ
ボンド用超音波振動装置において、超音波発生素子を２
つ搭載し、２軸の振動成分を持つ超音波振動を得るとい
うワイヤボンド用超音波振動装置が考案されている。そ
の一例として、特開昭６１−１７４７３２号公報に示さ
れたものがある。
ボンド用超音波振動装置において、超音波発生素子を２
つ搭載し、２軸の振動成分を持つ超音波振動を得るとい
うワイヤボンド用超音波振動装置が考案されている。そ
の一例として、特開昭６１−１７４７３２号公報に示さ
れたものがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この先
行技術には、２軸の超音波振動を得るために、２つの超
音波発生素子を用いており、その結果、装置の構成が複
雑化し、また大型化するという問題があった。
行技術には、２軸の超音波振動を得るために、２つの超
音波発生素子を用いており、その結果、装置の構成が複
雑化し、また大型化するという問題があった。
【０００７】この発明は、上述のような課題を解決する
ためになされたもので、装置を複雑化、大型化すること
なしに、超音波発振子からの超音波振動を伝達するアー
ムの一点が、ほぼ円軌道を描く超音波振動装置を得るこ
とを第一の目的としている。また、ほぼ円形の接合部を
得て、接合強度を増大させることができるワイヤボンド
用の超音波振動装置を得ることを第二の目的にしてい
る。
ためになされたもので、装置を複雑化、大型化すること
なしに、超音波発振子からの超音波振動を伝達するアー
ムの一点が、ほぼ円軌道を描く超音波振動装置を得るこ
とを第一の目的としている。また、ほぼ円形の接合部を
得て、接合強度を増大させることができるワイヤボンド
用の超音波振動装置を得ることを第二の目的にしてい
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明に係わる超音波
振動装置においては、第一の位置に超音波発振子が取付
けられ、この超音波発振子の発生する一方向の振動を第
一の位置から離れた第二の位置に伝達するアームを備
え、このアームの長手方向の中心軸からずれた位置に重
心がくるようにアームに変異部を形成してアームの第二
の位置がほぼ円軌道を描くものである。また、アームの
第二の位置には、接合部材を保持する接合治具が取付け
られているものである。
振動装置においては、第一の位置に超音波発振子が取付
けられ、この超音波発振子の発生する一方向の振動を第
一の位置から離れた第二の位置に伝達するアームを備
え、このアームの長手方向の中心軸からずれた位置に重
心がくるようにアームに変異部を形成してアームの第二
の位置がほぼ円軌道を描くものである。また、アームの
第二の位置には、接合部材を保持する接合治具が取付け
られているものである。
【０００９】また、アームの変異部は、アームに質量を
付加して形成されているものである。さらに、アームの
変異部は、アームにスリットを設けて形成されているも
のである。また、アームの変異部は、アームの他の部分
と密度及びヤング率のいずれか一方または両方を異なら
せて形成されているものである。
付加して形成されているものである。さらに、アームの
変異部は、アームにスリットを設けて形成されているも
のである。また、アームの変異部は、アームの他の部分
と密度及びヤング率のいずれか一方または両方を異なら
せて形成されているものである。
【００１０】
実施の形態１．図１は、この発明の実施の形態１による
ワイヤボンド用超音波振動装置を示す概略説明図で、
（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。図において、
１〜３は上記従来装置と同一のものであり、その説明を
省略する。８はボンディングアーム２に設けられた付与
質量である。付与質量８については、あらかじめ振動シ
ミュレーション等により、ボンディングツール３の振動
軌跡が円または略円を描くよう、その最適質量値および
付与位置が選ばれている。図２は、この発明の実施の形
態１によるワイヤボンド用超音波振動装置のボンディン
グアーム先端部を示す拡大平面図であり、ボンディング
ツールの振動軌跡を矢印で示している。図において、
２、３は上記従来装置と同一のものであり、その説明を
省略する。なお、実施の形態１は、図６を援用して説明
する。
ワイヤボンド用超音波振動装置を示す概略説明図で、
（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。図において、
１〜３は上記従来装置と同一のものであり、その説明を
省略する。８はボンディングアーム２に設けられた付与
質量である。付与質量８については、あらかじめ振動シ
ミュレーション等により、ボンディングツール３の振動
軌跡が円または略円を描くよう、その最適質量値および
付与位置が選ばれている。図２は、この発明の実施の形
態１によるワイヤボンド用超音波振動装置のボンディン
グアーム先端部を示す拡大平面図であり、ボンディング
ツールの振動軌跡を矢印で示している。図において、
２、３は上記従来装置と同一のものであり、その説明を
省略する。なお、実施の形態１は、図６を援用して説明
する。
【００１１】このように構成されたワイヤボンド用超音
波振動装置によるボンディングプロセスにおいては、図
６（ｃ）の超音波熱圧着時の被ボンディング面７へのボ
ール５の圧着形状は、ボンディング面に対し平面で見
て、従来楕円または長楕円になりやすかったものが、安
定して円または略円にすることができる。また、従来の
ワイヤボンド用超音波振動装置と実施の形態１による装
置とを、超音波振動の同振動振幅（１軸あたり）での比
較をすると、実施の形態１によるものは、２軸分の振動
を有することにより、対象によって多くの超音波振動エ
ネルギーを印加することが可能なため、ボール５の被ボ
ンディング面７への圧着強度を増大させることができ
る。
波振動装置によるボンディングプロセスにおいては、図
６（ｃ）の超音波熱圧着時の被ボンディング面７へのボ
ール５の圧着形状は、ボンディング面に対し平面で見
て、従来楕円または長楕円になりやすかったものが、安
定して円または略円にすることができる。また、従来の
ワイヤボンド用超音波振動装置と実施の形態１による装
置とを、超音波振動の同振動振幅（１軸あたり）での比
較をすると、実施の形態１によるものは、２軸分の振動
を有することにより、対象によって多くの超音波振動エ
ネルギーを印加することが可能なため、ボール５の被ボ
ンディング面７への圧着強度を増大させることができ
る。
【００１２】実施の形態２．図３は、この発明の実施の
形態２によるワイヤボンド用超音波振動装置を示す概略
説明図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。図
において、１〜３は上記従来装置と同一のものであり、
その説明を省略する。９はボンディングアーム２に設け
られたスリットである。スリット９については、あらか
じめ振動シミュレーション等により、ボンディングツー
ル３の振動軌跡が円または略円を描くよう、その形状及
び位置が選ばれている。なお、実施の形態２によるボン
ディングツールの振動軌跡は、図２に矢印で示すものと
同じである。実施の形態２でも図６を援用して説明す
る。
形態２によるワイヤボンド用超音波振動装置を示す概略
説明図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。図
において、１〜３は上記従来装置と同一のものであり、
その説明を省略する。９はボンディングアーム２に設け
られたスリットである。スリット９については、あらか
じめ振動シミュレーション等により、ボンディングツー
ル３の振動軌跡が円または略円を描くよう、その形状及
び位置が選ばれている。なお、実施の形態２によるボン
ディングツールの振動軌跡は、図２に矢印で示すものと
同じである。実施の形態２でも図６を援用して説明す
る。
【００１３】図６（ｃ）の超音波熱圧着時の被ボンディ
ング面７へのボール５の圧着形状は、ボンディング面に
対し平面で見て、従来楕円または長楕円になりやすかっ
たものが、安定して円または略円にすることができる。
また、従来のワイヤボンド用超音波振動装置と実施の形
態２による装置とを、超音波振動の同振動振幅（１軸あ
たり）での比較をすると、実施の形態２によるものは、
２軸分の振動を有することにより、対象によって多くの
超音波振動エネルギーを印加することが可能なため、ボ
ール５の被ボンディング面７への圧着強度を増大させる
ことができる。
ング面７へのボール５の圧着形状は、ボンディング面に
対し平面で見て、従来楕円または長楕円になりやすかっ
たものが、安定して円または略円にすることができる。
また、従来のワイヤボンド用超音波振動装置と実施の形
態２による装置とを、超音波振動の同振動振幅（１軸あ
たり）での比較をすると、実施の形態２によるものは、
２軸分の振動を有することにより、対象によって多くの
超音波振動エネルギーを印加することが可能なため、ボ
ール５の被ボンディング面７への圧着強度を増大させる
ことができる。
【００１４】実施の形態３．図４は、この発明の実施の
形態３によるワイドボンド用超音波振動装置を示す概略
説明図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。図
において、１〜３は上記従来装置と同一のものであり、
その説明を省略する。１０はボンディングアーム２に設
けられた密度及びヤング率のいずれか一方又は両方が異
なる変質部である。この変質部１０は、あらかじめ振動
シミュレーション等により、ボンディングツール３の振
動軌跡が円または略円を描くよう、密度、ヤング率の最
適値及びそれらを異ならしめる範囲、位置が選ばれてい
る。なお、実施の形態３によるボンディングツールの振
動軌跡は、図２の矢印に示すものと同じである。また実
施の形態３でも、図６を援用して説明する。
形態３によるワイドボンド用超音波振動装置を示す概略
説明図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。図
において、１〜３は上記従来装置と同一のものであり、
その説明を省略する。１０はボンディングアーム２に設
けられた密度及びヤング率のいずれか一方又は両方が異
なる変質部である。この変質部１０は、あらかじめ振動
シミュレーション等により、ボンディングツール３の振
動軌跡が円または略円を描くよう、密度、ヤング率の最
適値及びそれらを異ならしめる範囲、位置が選ばれてい
る。なお、実施の形態３によるボンディングツールの振
動軌跡は、図２の矢印に示すものと同じである。また実
施の形態３でも、図６を援用して説明する。
【００１５】図６（ｃ）の超音波熱圧着時の被ボンディ
ング面７へのボール５の圧着形状は、ボンディング面に
対し平面で見て、従来楕円または長楕円になりやすかっ
たものが、安定して円または略円にすることができる。
また、従来のワイヤボンド用超音波振動装置と実施の形
態３による装置とを、超音波振動の同振動振幅（１軸あ
たり）での比較をすると、実施の形態３によるものは、
２軸分の振動を有することにより、対象によって多くの
超音波振動エネルギーを印加することが可能なため、ボ
ール５の被ボンディング面７への圧着強度を増大させる
ことができる。
ング面７へのボール５の圧着形状は、ボンディング面に
対し平面で見て、従来楕円または長楕円になりやすかっ
たものが、安定して円または略円にすることができる。
また、従来のワイヤボンド用超音波振動装置と実施の形
態３による装置とを、超音波振動の同振動振幅（１軸あ
たり）での比較をすると、実施の形態３によるものは、
２軸分の振動を有することにより、対象によって多くの
超音波振動エネルギーを印加することが可能なため、ボ
ール５の被ボンディング面７への圧着強度を増大させる
ことができる。
【００１６】
【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に示すような効果を奏する。第一の
位置に超音波発振子が取付けられ、この超音波発振子の
発生する一方向の振動を第一の位置から離れた第二の位
置に伝達するアームを備え、このアームの長手方向の中
心軸からずれた位置に重心がくるようにアームに変異部
を形成したので、第二の位置の振動軌跡がほぼ円軌道を
描くようにすることができる。
れているので、以下に示すような効果を奏する。第一の
位置に超音波発振子が取付けられ、この超音波発振子の
発生する一方向の振動を第一の位置から離れた第二の位
置に伝達するアームを備え、このアームの長手方向の中
心軸からずれた位置に重心がくるようにアームに変異部
を形成したので、第二の位置の振動軌跡がほぼ円軌道を
描くようにすることができる。
【００１７】また、アームの第二の位置には、接合部材
を保持する接合治具が取付けられているので、接合部材
による接合部を円形に形成することができ、接合強度を
増大させることができる。
を保持する接合治具が取付けられているので、接合部材
による接合部を円形に形成することができ、接合強度を
増大させることができる。
【図１】 この発明の実施の形態１によるワイヤボンド
用超音波振動装置を示す概略説明図で、（ａ）は平面
図、（ｂ）は側面図である。
用超音波振動装置を示す概略説明図で、（ａ）は平面
図、（ｂ）は側面図である。
【図２】 この発明の実施の形態１、２および３による
ワイヤボンド用超音波振動装置のボンディングアーム先
端部を示す拡大平面図である。
ワイヤボンド用超音波振動装置のボンディングアーム先
端部を示す拡大平面図である。
【図３】 この発明の実施の形態２によるワイヤボンド
用超音波振動装置を示す概略説明図で、（ａ）は平面
図、（ｂ）は側面図である。
用超音波振動装置を示す概略説明図で、（ａ）は平面
図、（ｂ）は側面図である。
【図４】 この発明の実施の形態３によるワイヤボンド
用超音波振動装置を示す概略説明図で、（ａ）は平面
図、（ｂ）は側面図である。
用超音波振動装置を示す概略説明図で、（ａ）は平面
図、（ｂ）は側面図である。
【図５】 従来のワイヤボンド用超音波振動装置を示す
概略説明図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図であ
る。
概略説明図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図であ
る。
【図６】 従来のワイヤボンドプロセスを示す概略説明
図である。
図である。
【図７】 従来のワイヤボンド用超音波振動装置のボン
ディングアーム先端部を示す拡大平面図である。
ディングアーム先端部を示す拡大平面図である。
１ 超音波発振子、２ ボンディングアーム、３ ボン
ディングツール、４ ワイヤ、５ ボール、６ ヒー
タ、７ 被ボンディング面、８ 付与質量、９ スリッ
ト、１０ 変質部。
ディングツール、４ ワイヤ、５ ボール、６ ヒー
タ、７ 被ボンディング面、８ 付与質量、９ スリッ
ト、１０ 変質部。
Claims (5)
- 【請求項１】 一方向の振動を発生する超音波発振子、
第一の位置に上記超音波発振子が取付けられ、この超音
波発振子の発生する振動を第一の位置から離れた第二の
位置に伝達するアームを備え、上記アームの長手方向の
中心軸からずれた位置に重心がくるようにアームに変異
部を形成することによって、アームの第二の位置がほぼ
円軌道を描くようにしたことを特徴とする超音波振動装
置。 - 【請求項２】 アームの第二の位置には、接合部材を保
持する接合治具が取付けられていることを特徴とする請
求項１記載の超音波振動装置。 - 【請求項３】 アームの変異部は、アームに質量を付加
して形成されていることを特徴とする請求項１または請
求項２記載の超音波振動装置。 - 【請求項４】 アームの変異部は、アームにスリットを
設けて形成されていることを特徴とする請求項１または
請求項２記載の超音波振動装置。 - 【請求項５】 アームの変異部は、アームの他の部分と
密度及びヤング率のいずれか一方または両方を異ならせ
て形成されていることを特徴とする請求項１または請求
項２記載の超音波振動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9135056A JPH10323620A (ja) | 1997-05-26 | 1997-05-26 | 超音波振動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9135056A JPH10323620A (ja) | 1997-05-26 | 1997-05-26 | 超音波振動装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10323620A true JPH10323620A (ja) | 1998-12-08 |
Family
ID=15142882
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9135056A Pending JPH10323620A (ja) | 1997-05-26 | 1997-05-26 | 超音波振動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10323620A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6947697B2 (en) * | 2001-01-22 | 2005-09-20 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd | Ultrasonic vibration tool, fixing device, and heating device |
| WO2008126143A1 (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-23 | Fujitsu Limited | 金属間の超音波接合のシミュレーション方法、シミュレーション・プログラム、および、シミュレーション装置 |
| WO2020105434A1 (ja) * | 2018-11-20 | 2020-05-28 | 株式会社Ｌｉｎｋ－Ｕｓ | 超音波接合装置 |
-
1997
- 1997-05-26 JP JP9135056A patent/JPH10323620A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6947697B2 (en) * | 2001-01-22 | 2005-09-20 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd | Ultrasonic vibration tool, fixing device, and heating device |
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| JP5149894B2 (ja) * | 2007-03-30 | 2013-02-20 | 富士通株式会社 | 金属間の超音波接合のシミュレーション方法、シミュレーション・プログラム、および、シミュレーション装置 |
| WO2020105434A1 (ja) * | 2018-11-20 | 2020-05-28 | 株式会社Ｌｉｎｋ－Ｕｓ | 超音波接合装置 |
| CN112203794A (zh) * | 2018-11-20 | 2021-01-08 | 株式会社Ｌｉｎｋ－Ｕｓ | 超声波接合装置 |
| JPWO2020105434A1 (ja) * | 2018-11-20 | 2021-09-30 | 株式会社Ｌｉｎｋ−Ｕｓ | 超音波接合装置 |
| CN112203794B (zh) * | 2018-11-20 | 2022-08-09 | 株式会社Link-Us | 超声波接合装置 |
| US11440131B2 (en) | 2018-11-20 | 2022-09-13 | Link-Us Co., Ltd. | Ultrasonic joining apparatus |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050412 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20060123 |
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