JPWO2023063431A5 - - Google Patents

Description

本開示のボンディング装置は、Ｙ軸に沿って前後方向の後方から前方の前端部に向かって延びて、前端部にボンディングツールが取付けられる、超音波ホーンと、超音波ホーンに沿って位置し、ねじり振動を発生させて超音波ホーンにＹ軸の周りのトルクを発生させる、ねじり振動発生部と、を備え、ねじり振動発生部は、Ｙ軸に垂直なＸ軸に沿った幅方向にＹ軸から所定の距離をおいて位置する側面を少なくとも有する本体と、側面に隣接して位置する、少なくとも１つの第２積層体であって、せん断変形してトルクのための往復回転運動を発生させる少なくとも１組の第２圧電素子を有する第２積層体と、を備え、ねじり振動発生部がさらに、本体内に位置し、第２積層体のための側面を提供する角柱状部と、第２積層体の近辺に位置するウェイトであって、これにより、第２積層体がせん断変形した際に、超音波ホーンにおけるＹ軸の周りのトルクを増強するウェイトと、を備えること、を特徴とする。

本開示のボンディング装置は、Ｙ軸に沿って前後方向の後方から前方の前端部に向かって延びて、前端部にボンディングツールが取付けられる、超音波ホーンと、超音波ホーンに沿って位置し、ねじり振動を発生させて超音波ホーンにＹ軸の周りのトルクを発生させる、ねじり振動発生部と、を備え、ねじり振動発生部は、Ｙ軸に垂直なＸ軸に沿った幅方向にＹ軸から所定の距離をおいて位置する側面を少なくとも有する本体と、側面に隣接して位置する、少なくとも１つの第２積層体であって、せん断変形してトルクのための往復回転運動を発生させる少なくとも１組の第２圧電素子を有する第２積層体と、を備え、超音波ホーンは、超音波ホーンに沿って位置する縦振動発生部であって、電圧を印加した際に厚み方向に変形する複数の第１圧電素子を有する第１積層体を少なくとも備え、これにより、超音波ホーンにおいて前後方向の超音波振動を発生させる縦振動発生部を含み、縦振動発生部は、斜面を有する与圧楔であって、第１積層体の端面に位置し、複数の第１圧電素子を厚み方向に与圧する与圧楔を備えること、を特徴とする。

Claims (23)

1. ボンディング装置に用いられる超音波ホーンであって、
   電圧を印加した際に厚み方向に変形する板状の複数の第１圧電素子を積層した第１積層体が内部に取付けられて前後方向の超音波振動を発生させる縦振動発生部と、
   前記縦振動発生部から前方に向かって延びて前端部にボンディングツールが取付けられるホーン部と、
   前記縦振動発生部から後方に向かって延びるねじり振動発生部と、を含み、
   前記ねじり振動発生部は、
   前記縦振動発生部から後方に向かって延びて、角柱状部を含む本体と、
   電圧を印加した際にせん断変形する板状の複数の第２圧電素子を積層した第２積層体であって、積層方向が前後方向に直交する幅方向となるように前記角柱状部の両側面にそれぞれ取付けられる２つの第２積層体と、
   各前記第２積層体の幅方向外側にそれぞれ積層されたウェイトと、
   各前記ウェイトと各前記第２積層体と前記角柱状部とを囲み、各前記ウェイトを介して複数の前記第２圧電素子を前記角柱状部に押しつけて各前記第２圧電素子をそれぞれ厚み方向に与圧する与圧リングと、を備えること、
   を特徴とする超音波ホーン。
2. 請求項１に記載の超音波ホーンであって、
   各前記第２積層体は、高周波電源から高周波電力が印加された際に前後方向及び幅方向に直交する上下方向にせん断変形し、せん断変形の方向が互いに反対となるように前記角柱状部の両側面にそれぞれ取付けられるとともに前記高周波電源に接続されていること、
   を特徴とする超音波ホーン。
3. 請求項２に記載の超音波ホーンであって、
   前記第２積層体は、両端と各前記第２圧電素子の間とに電極板がそれぞれ積層されており、
   複数の前記電極板は、積層方向に向かって前記高周波電源の出力端子とグランド端子とに交互に接続されており、
   各前記第２圧電素子は、分極方向が交互に反対になるように積層されており、
   前記第２積層体は、前記角柱状部に対して幅方向の対称位置に配置される各前記第２圧電素子の分極方向が上下反対となるように前記角柱状部の両側面にそれぞれ取付けられており、前記角柱状部に対して幅方向の対称位置に配置される各前記電極板が前記高周波電源の同一の端子に接続されていること、
   を特徴とする超音波ホーン。
4. 請求項２に記載の超音波ホーンであって、
   前記第２積層体は、両端と各前記第２圧電素子の間とに電極板がそれぞれ積層されており、
   複数の前記電極板は、積層方向に向かって前記高周波電源の出力端子とグランド端子とに交互に接続されており、
   各前記第２圧電素子は、分極方向が交互に反対になるように積層されており、
   前記第２積層体は、前記角柱状部に対して幅方向の対称位置に配置される各前記第２圧電素子の分極方向が同一となるように前記角柱状部の両側面にそれぞれ取付けられており、前記角柱状部に対して幅方向の対称位置に配置される各前記電極板が前記高周波電源の異なる端子に接続されていること、
   を特徴とする超音波ホーン。
5. 請求項１に記載の超音波ホーンであって、
   前記与圧リングは、熱を印加すると収縮する形状記憶合金で構成されていること、
   を特徴とする超音波ホーン。
6. 請求項２に記載の超音波ホーンであって、
   前記与圧リングは、熱を印加すると収縮する形状記憶合金で構成されていること、
   を特徴とする超音波ホーン。
7. 請求項３に記載の超音波ホーンであって、
   前記与圧リングは、熱を印加すると収縮する形状記憶合金で構成されていること、
   を特徴とする超音波ホーン。
8. 請求項４に記載の超音波ホーンであって、
   前記与圧リングは、熱を印加すると収縮する形状記憶合金で構成されていること、
   を特徴とする超音波ホーン。
9. 請求項１に記載の超音波ホーンであって、
   前記縦振動発生部は、
   前後方向に延びる四角い枠体で、上下方向に貫通するとともに前後方向に延び、積層方向が前後方向となるように前記第１積層体が取付けられる開口を有するケーシングと、
   前記開口の前後方向の端面と前記第１積層体との間に取付けられて複数の前記第１圧電素子を厚み方向に与圧する与圧楔と、を備えること、
   を特徴とする超音波ホーン。
10. 請求項９に記載の超音波ホーンであって、
    前記第１積層体は、両端と各前記第１圧電素子の間とに他の電極板がそれぞれ積層されており、
    複数の前記他の電極板は、積層方向に向かって他の高周波電源の出力端子とグランド端子とに交互に接続されており、
    各前記第１圧電素子は、分極方向が交互に反対になるように積層されていること、
    を特徴とする超音波ホーン。
11. 請求項９に記載の超音波ホーンであって、
    前記与圧リングは、熱を印加すると収縮する形状記憶合金で構成されていること、
    を特徴とする超音波ホーン。
12. 請求項１０に記載の超音波ホーンであって、
    前記与圧リングは、熱を印加すると収縮する形状記憶合金で構成されていること、
    を特徴とする超音波ホーン。
13. 請求項２に記載の超音波ホーンであって、
    前記縦振動発生部は、
    前後方向に延びる四角い枠体で、上下方向に貫通するとともに前後方向に延び、積層方向が前後方向となるように前記第１積層体が取付けられる開口を有するケーシングと、
    前記開口の前後方向の端面と前記第１積層体との間に取付けられて複数の前記第１圧電素子を厚み方向に与圧する与圧楔と、を備え
    前記第１積層体は、両端と各前記第１圧電素子の間とに他の電極板がそれぞれ積層されており、
    複数の前記他の電極板は、積層方向に向かって他の高周波電源の出力端子とグランド端子とに交互に接続されており、
    各前記第１圧電素子は、分極方向が交互に反対になるように積層されていること、
    を特徴とする超音波ホーン。
14. 請求項３に記載の超音波ホーンであって、
    前記縦振動発生部は、
    前後方向に延びる四角い枠体で、上下方向に貫通するとともに前後方向に延び、積層方向が前後方向となるように前記第１積層体が取付けられる開口を有するケーシングと、
    前記開口の前後方向の端面と前記第１積層体との間に取付けられて複数の前記第１圧電素子を厚み方向に与圧する与圧楔と、を備え
    前記第１積層体は、両端と各前記第１圧電素子の間とに他の電極板がそれぞれ積層されており、
    複数の前記他の電極板は、積層方向に向かって他の高周波電源の出力端子とグランド端子とに交互に接続されており、
    各前記第１圧電素子は、分極方向が交互に反対になるように積層されていること、
    を特徴とする超音波ホーン。
15. 請求項４に記載の超音波ホーンであって、
    前記縦振動発生部は、
    前後方向に延びる四角い枠体で、上下方向に貫通するとともに前後方向に延び、積層方向が前後方向となるように前記第１積層体が取付けられる開口を有するケーシングと、
    前記開口の前後方向の端面と前記第１積層体との間に取付けられて複数の前記第１圧電素子を厚み方向に与圧する与圧楔と、を備え
    前記第１積層体は、両端と各前記第１圧電素子の間とに他の電極板がそれぞれ積層されており、
    複数の前記他の電極板は、積層方向に向かって他の高周波電源の出力端子とグランド端子とに交互に接続されており、
    各前記第１圧電素子は、分極方向が交互に反対になるように積層されていること、
    を特徴とする超音波ホーン。
16. 請求項１３に記載の超音波ホーンであって、
    前記与圧リングは、熱を印加すると収縮する形状記憶合金で構成されていること、
    を特徴とする超音波ホーン。
17. 請求項１４に記載の超音波ホーンであって、
    前記与圧リングは、熱を印加すると収縮する形状記憶合金で構成されていること、
    を特徴とする超音波ホーン。
18. 請求項１５に記載の超音波ホーンであって、
    前記与圧リングは、熱を印加すると収縮する形状記憶合金で構成されていること、
    を特徴とする超音波ホーン。
19. ボンディング装置であって、
    Ｙ軸に沿って前後方向の後方から前方の前端部に向かって延びて、前記前端部にボンディングツールが取付けられる、超音波ホーンと、
    前記超音波ホーンに沿って位置し、ねじり振動を発生させて前記超音波ホーンに前記Ｙ軸の周りのトルクを発生させる、ねじり振動発生部と、を備え、
    前記ねじり振動発生部は、
    前記Ｙ軸に垂直なＸ軸に沿った幅方向に前記Ｙ軸から所定の距離をおいて位置する側面を少なくとも有する本体と、
    前記側面に隣接して位置する、少なくとも１つの第２積層体であって、せん断変形してトルクのための往復回転運動を発生させる少なくとも１組の第２圧電素子を有する第２積層体と、を備え、
    前記ねじり振動発生部がさらに、
    前記本体内に位置し、前記第２積層体のための前記側面を提供する角柱状部と、
    前記第２積層体の近辺に位置するウェイトであって、これにより、前記第２積層体がせん断変形した際に、前記超音波ホーンにおける前記Ｙ軸の周りのトルクを増強するウェイトと、を備えること、
    を特徴とするボンディング装置。
20. 請求項１９に記載のボンディング装置であって、
    前記ねじり振動発生部がさらに、前記ウェイトと前記第２積層体と前記角柱状部とを囲み、前記ウェイトを介して前記第２圧電素子を前記角柱状部に押しつけて前記第２圧電素子を厚み方向に与圧する与圧リングを備えること、
    を特徴とするボンディング装置。
21. 請求項２０に記載のボンディング装置であって、
    前記与圧リングは、熱を印加すると収縮する形状記憶合金で構成されていること、
    を特徴とするボンディング装置。
22. 請求項２０に記載のボンディング装置であって、
    前記与圧リングは、クランプ式与圧リングであること、
    を特徴とするボンディング装置。
23. ボンディング装置であって、
    Ｙ軸に沿って前後方向の後方から前方の前端部に向かって延びて、前記前端部にボンディングツールが取付けられる、超音波ホーンと、
    前記超音波ホーンに沿って位置し、ねじり振動を発生させて前記超音波ホーンに前記Ｙ軸の周りのトルクを発生させる、ねじり振動発生部と、を備え、
    前記ねじり振動発生部は、
    前記Ｙ軸に垂直なＸ軸に沿った幅方向に前記Ｙ軸から所定の距離をおいて位置する側面を少なくとも有する本体と、
    前記側面に隣接して位置する、少なくとも１つの第２積層体であって、せん断変形してトルクのための往復回転運動を発生させる少なくとも１組の第２圧電素子を有する第２積層体と、を備え、
    前記超音波ホーンは、前記超音波ホーンに沿って位置する縦振動発生部であって、電圧を印加した際に厚み方向に変形する複数の第１圧電素子を有する第１積層体を少なくとも備え、これにより、前記超音波ホーンにおいて前記前後方向の超音波振動を発生させる縦振動発生部を含み、
    前記縦振動発生部は、斜面を有する与圧楔であって、前記第１積層体の端面に位置し、複数の前記第１圧電素子を厚み方向に与圧する与圧楔を備えること、
    を特徴とするボンディング装置。