KR100785860B1

KR100785860B1 - 초음파 호른

Info

Publication number: KR100785860B1
Application number: KR1020060085552A
Authority: KR
Inventors: 오사무 가쿠타니; 유타카 곤도; 고헤이 세야마
Original assignee: 가부시키가이샤 신가와
Priority date: 2005-10-07
Filing date: 2006-09-06
Publication date: 2007-12-13
Also published as: US20120018489A1; US8434656B2; US20070080193A1; US8052026B2; TWI325380B; KR20070039396A; US8152043B2; US20120018491A1; US8511534B2; US20120018490A1; JP2007129181A; TW200732174A; JP4657964B2

Abstract

초음파 호른의 공진시에 플랜지부의 압축 응력에 의한 미소 팽창 변형의 영향이 고정 부분에 미치지 못하도록 하고, 또한 플랜지 지지 강도를 유지하여 초음파 호른의 상하 방향의 진동을 방지한다.

초음파 호른의 길이 방향 중심축 상에 부착 플랜지의 중심에 대하여 전후로 연장되어 그 길이가 초음파 호른의 플랜지부의 폭 치수 이상인 슬릿과, 적어도 그 일부가 슬릿부의 초음파 호른 외면에 있는 단면 형상 변경부를 가지며, 슬릿 선단부와 후단부의 상기 초음파 호른의 단면의 응력 중심점을 잇는 직선보다 플랜지부의 상기 초음파 호른의 단면의 응력 중심점이 내측에 있도록 한다.

가공용 장치,초음파 진동자, 진동의 마디, 장치 부착용 플랜지, 초음파 호른, 슬릿, 단면 형상 변경부, 응력 중심점

Description

초음파 호른{ULTRASONIC HORN}

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태의 사시도이다.

도 2는 본 발명의 제1 실시 형태의 플랜지 부분의 사시도이다.

도 3은 본 발명의 제1 실시 형태의 동작 설명도(1)이다.

도 4(a)는 본 발명의 제1 실시 형태의 동작 설명도(2)이다.

도 4(b)는 본 발명의 제1 실시 형태의 동작 설명도(3)이다.

도 4(c)는 본 발명의 제1 실시 형태의 동작 설명도(4)이다.

도 4(d)는 본 발명의 제1 실시 형태의 동작 설명도(5)이다.

도 4(e)는 본 발명의 제1 실시 형태의 동작 설명도(6)이다.

도 5는 본 발명의 제2 실시 형태의 플랜지부 사시도이다.

도 6은 본 발명의 제3 실시 형태의 플랜지부의 길이 방향 평면도이다.

도 7은 본 발명의 제4 실시 형태를 나타낸 플랜지부의 사시도이다.

도 8은 본 발명의 제5 실시 형태를 나타낸 플랜지부의 사시도이다.

도 9는 본 발명의 제6 실시 형태를 나타낸 플랜지부의 사시도이다.

도 10은 본 발명의 제6 실시 형태를 나타낸 플랜지부 축단면도이다.

도 11은 본 발명의 제6 실시 형태를 나타낸 플랜지부 길이 방향 단면도이다.

도 12는 본 발명의 제6 실시 형태의 동작 설명도이다.

도 13은 본 발명의 제7 실시 형태를 나타낸 플랜지부 사시도이다.

도 14는 본 발명의 제8 실시 형태를 나타낸 플랜지부 사시도이다.

도 15는 본 발명의 제8 실시 형태를 나타낸 플랜지부 축단면도이다.

도 16은 본 발명의 제8 실시 형태를 나타낸 플랜지부 길이 방향 단면도이다.

도 17은 본 발명의 제9 실시 형태의 플랜지부 사시도이다.

도 18은 초음파 진동자와 심봉의 고정 방법을 나타낸 설명도이다.

도 19는 본 발명의 제10 실시 형태의 플랜지부 사시도이다.

도 20은 본 발명의 제10 실시 형태의 측면도 및 동작 설명도이다.

도 21은 본 발명의 제11 실시 형태의 평면도이다.

도 22는 본 발명의 제12 실시 형태의 부분 측단면도이다.

도 23은 종래 기술에 의한 초음파 호른의 부분 단면도(1)이다.

도 24는 종래 기술에 의한 초음파 호른의 진동 설명도이다.

도 25는 종래 기술에 의한 초음파 호른의 부분 단면도(2)이다.

도 26은 종래 기술에 의한 초음파 호른의 플랜지부 축단면도(1)이다.

도 27은 종래 기술에 의한 초음파 호른의 플랜지부 축단면도(2)이다.

도 28은 종래 기술에 의한 초음파 호른의 평면도 및 동작 설명도이다.

<부호의 설명>

10, 60 : 초음파 호른 11, 11a, 11b : 초음파 진동자

12 : 캐필러리 13, 13a, 13b : 플랜지

14 : 직선 15 : 구멍

16 : 위치 18 : 마디

22, 22a, 22b : 슬릿 24, 24a, 24b : 단면 형상 변경부

25-27 : 응력 중심점 30 : 구멍

31, 31a, 31b : 볼트 32, 32a, 32b : 심봉

33, 33a, 33b : 원환형 간격 34-36 : 응력 중심원

37 : 너트 38 : 각주 부분

39 : 제1 재료 부분 40 : 제2 재료 부분

41 : 경계 42 : 교점

55-57 : 응력 중심점 61 : 툴

62 : 만곡부 62a∼62f : 만곡면

63 : 복부 D1-D3 : 직경

r2 : 반경 F1-F3 : 하중

F4-F6 : 원환 하중 F11-F13 : 하중

L1-L4 : 거리 L11-L13 : 거리

P1-P3 : 압축 응력 W : 폭

δ1-δ3 : 거리차 δ11-δ13 : 거리차

ε1-ε5 : 변위량

본 발명은 와이어 본딩 장치, 플립 칩 본딩 장치 등에 사용되는 초음파 호른의 구조에 관한 것이다.

와이어 본딩 장치, 플립 칩 본딩 장치 등에 사용되는 초음파 호른(10)은, 도 23(a)에 도시한 바와 같이, 캐필러리(12), 플랜지(13), 초음파 진동자(11)가 부착되어 있다. 초음파 호른(10)은 진폭 확대를 위하여 테이퍼가 형성되어 있고, 전단으로 갈수록 끝이 가는 원추 대형으로 되어 있으며, 초음파 진동자(11)는 초음파 호른(10)의 후단부에 고정되어 있다. 이 초음파 진동자(11)가 발생하는 초음파 진동은 세로파로서 초음파 호른(10)을 흐르며 초음파 호른(10)은 그 형상이나 재질로 정해진 공진 주파수에서 공진하여 정재파가 발생한다. 초음파 호른(10)에는 진폭이 큰 부분(16)과 진폭의 발생하지 않는 마디(18)가 발생한다. 도 23(b)는 이 진폭을 도시한 도면으로서, 세로 축은 중심선에 수직인 면(전후 방향)의 진폭을 나타내고 있다. 본딩용 캐필러리(12)는 선단부에서 진폭이 커지는 위치(16)에 부착되어 있다. 또한 초음파 호른(10)은 진폭이 발생하지 않는 마디(18)의 위치에 부착된 플랜지(13)에 의해 와이어 본딩 장치, 플립 칩 본딩 장치 등에 부착되어 있다.

또한, 플립 칩 본딩에 사용되는 초음파 호른(60)은, 도 28(a)에 도시한 바와 같이, 초음파 호른(60)의 중앙부에 가공 장치인 툴(61)이 부착되고, 초음파 호른(60)의 후단부(65)에 초음파 진동자(11)가 부착되어 있다. 초음파 호른(60)은 진동 확대를 위하여 양단에서 툴(61)이 부착되어 있는 중앙부 쪽으로 가늘게 되어 있다. 초음파 진동자(11)가 발생하는 초음파 진동은 세로파로서 초음파 호른(60)을 흐르고 선단부(64)에서 반사되어 초음파 호른(60)에 정재파를 발생시킨다. 도 28(b)는 이 정재파의 모습을 나타낸 모식도이다. 초음파 진동자(11)가 부착되어 있는 후단부(65)와 초음파가 반사되는 선단부(64)에는 정재파의 진폭이 큰 복부(腹部)(63)가 형성되고, 또한 중앙의 툴(61)이 부착되어 있는 부분도 진동의 복부(63)가 되어 앞뒤로 진동한다. 한편, 툴(61)의 양측에는 진폭이 발생하지 않는 마디부(18)가 발생한다. 이 마디부(18)의 위치에 플랜지(13)가 부착되어 있다. 플랜지(13)는 그 외측에 U자형 부착부(70)를 가지고 있으며, 이 부착부(70)에 의해 초음파 호른(60)은 플립 칩 본딩 장치에 부착되어 있다.

도 24에 도시한 바와 같이, 이러한 초음파 호른(10, 60)이 공진 상태에 있을 때에는, 마디로 되어 있는 플랜지(13)의 부착 부분에는 후단부로부터의 공진에 의한 압축 응력(P1)과 선단부로부터의 공진에 의한 압축 응력(P2)이 걸린다. 이 응력에 의해 플랜지 부착 부분은 초음파 호른(10)의 축방향으로 압축 응력을 받는다. 이 압축 응력에 의해 초음파 호른(10)의 플랜지 부착 부분에는 축방향의 세로 왜곡이 발생함과 함께, 쁘와종비만큼의 축 직각 방향의 가로 왜곡이 발생한다. 이 결과, 초음파 호른(10, 60)은 플랜지 부착 부분에서 축방향으로 압축 변형됨과 함께, 축 직각 방향으로는 팽창 변형을 발생시키고, 플랜지 부착 부분의 중심선으로부터의 반경(r2)은 팽창 변형에 의해 축 직각 방향으로 ε1만큼 변위되고, 그 치수가 r2+ε1이 된다. 이에 따라, 플랜지(13)의 전단 위치 및 플랜지 부착공(15)의 위치도 모두 축 직각 방향으로 대략 ε1만큼 변위하게 된다. 이 변형은 초음파 호른의 공진에 기인하는 것이므로, 변위는 진동이 되어 나타난다. 또한 플랜지(13)는 장치에 고정되어 있으므로, 이 변위에 의해 플랜지(13) 및 부착공(15)에 응력이 발생 하게 된다.

이러한 플랜지 부착 부분의 응력을 완화하기 위하여, 도 23(a)에 도시한 바와 같이, 플랜지의 부착공(15)과 초음파 호른(10) 사이의 플랜지의 두께를 얇게 한 구조(예컨대, 특허 문헌 1 참조)나, 플랜지(13)에 원통 부분을 설치하여 이 부분에서 초음파 호른(10)을 지지하도록 한 구조(예컨대, 특허 문헌 2 참조)나, 플랜지(13)의 외측에 U자형 부착부(70)를 구비하여 이 부분에서 초음파 호른을 지지하도록 한 구조(예컨대 특허 문헌 3 참조)가 이용되고 있다. 또한 도 25, 도 26에 도시한 바와 같이, 플랜지(13)의 부착공(15)과의 사이에 슬롯을 설치한 구조가 이용되고 있다(예컨대, 특허 문헌 1 참조). 이들 구조는 모두 장치에 대한 고정 부분과 초음파 호른(10) 사이에 강도를 낮게 한 부분을 설치하여, 그 부분의 변형으로 왜곡을 흡수하도록 하여, 고정 부분에서의 응력의 완화를 도모한 것이다. 또한 도 27에 도시한 바와 같이 초음파 호른(10)의 플랜지 부착부에 슬롯(21S)을 넣은 것도 있다(예컨대, 특허 문헌 1 참조). 이 구조는 압축에 의한 팽창에 의해 초음파 호른(10)이 슬롯(21S) 측으로 변형하여 응력의 저감을 도모할 수는 있지만, 플랜지의 부착 강도 상 초음파 호른의 원주를 따라 초음파 호른이 플랜지에 고정되어 있기 때문에, 상기 압축에 의한 팽창에 기인하는 초음파 호른의 플랜지의 진동을 억제할 수 없다.

[특허 문헌 1] 미국 특허 5,595,328호 명세서

[특허 문헌 2] 일본 특허 공개 2001-24025호 공보

[특허 문헌 3] 일본 특허 공개 2001-38291호 공보

상기한 바와 같이, 초음파에 의한 압축 응력으로 인한 팽창 변형은 매우 작은 것이지만, 이것이 고정점인 플랜지부에 발생하면 임피던스가 커져 최적의 주파수에서 벗어난 주파수에서 발진하는 등의 초음파 공진에 대한 악영향이 발생하고, 본딩 품질을 열화시킨다는 문제가 있었다. 또한 미소 진동의 발생은 누설이라고 일컬어지는 초음파 호른의 진동 에너지의 손실을 발생시키고, 이로 인해 캐필러리나 툴의 진동이 불충분해져 본딩 품질을 열화시킨다는 문제가 있었다.

또한 와이어 본딩 장치나 플립 칩 본딩 장치를 고속화하고자 하면, 초음파 호른의 고속 상하 이동이 필요해지게 된다. 이러한 고속 상하 이동은 종래보다 큰 힘을 지지부에 미치게 된다. 그러나, 상기와 같은 종래 기술에서는 부착부에 강도가 낮은 부분을 설치하여 고정 부분에 발생하는 응력을 흡수하도록 하고 있으므로, 지지 강도가 고속화에 의해 발생하는 큰 힘에 대항할 수 없으며, 초음파 호른(10)은 그 상하 이동에 따라 상하 방향으로 진동한다. 특히 와이어 본딩 장치에서는 이러한 상하 방향의 진동이 발생하면, 본딩 중에 볼에 불필요한 힘이 가해져 볼의 일그러짐 형상의 불량이 발생하고, 반도체 장치의 파인 피치화에 의해 작아진 볼 지름에는 대처할 수 없게 된다는 문제가 있었다. 또한 반대로 부착부의 강도를 확보하고자 하면 플랜지부의 진동을 억제할 수 없다는 문제가 있었다.

따라서 본 발명은, 공진시의 압축 응력에 의한 미소 팽창 변형의 영향이 고정 부분에 미치지 않도록 하여 최적의 주파수에서 벗어난 주파수에서 발진하는 등의 초음파 공진에 대한 악영향 및 누설을 방지하고, 본딩의 품질을 향상시키는 초 음파 호른을 제공하는 데 있다.

또한 본 발명의 목적은, 상기한 미소 팽창 변형의 영향이 고정 부분에 미치지 않도록 하면서 플랜지 지지 강도를 유지하여, 초음파 호른 상하 방향의 진동을 방지하고, 와이어 본딩 장치 및 플립 칩 본딩 장치의 고속화 및 와이어 본딩 장치가 반도체의 파인 피치화에 대응할 수 있는 초음파 호른을 제공하는 데 있다.

본 발명의 목적은, 가공용 장치가 부착되는 선단부와, 선단부보다 굵으며, 초음파 진동자가 부착되는 후단부와, 선단부와 후단부 사이의 양측면의 초음파 진동자에 의해 발생되는 진동의 마디부 위치에 장치 부착용 플랜지가 형성되어 있는 초음파 호른으로서, 부착 플랜지 중심에 대하여 전후로 뻗어서, 초음파 호른의 길이 방향 중심축 상에 그 길이가 부착 플랜지의 두께 이상의 슬릿이 설치된 슬릿부와, 적어도 그 일부가 슬릿부의 초음파 호른 외면에 있는 단면 형상 변경부를 가지며, 슬릿 선단부와 후단부의 초음파 호른의 단면의 응력 중심점을 잇는 직선보다 플랜지부의 초음파 호른의 단면의 응력 중심점이 내측에 있음으로써 달성할 수 있다. 또한 본 발명의 목적은, 상기한 단면 형상 변경부를 플랜지부와 선단부 및 플랜지부와 후단부의 중간부 측면이 각각 또는 그 한쪽을 곡면으로 함으로써도 달성할 수 있고, 선단부측 단부와 후단부측 단부의 양쪽 또는 한쪽의 슬릿 폭은 플랜지부의 슬릿 폭보다 넓어도 달성할 수 있다. 또한 슬릿은 복수이며, 슬릿 선단부와 후단부의 초음파 호른의 측면측의 슬릿과 초음파 호른 측면 사이의 단면의 응력 중심점을 잇는 직선보다 플랜지부의 초음파 호른의 측면측의 슬릿과 초음파 호른 측면 사이의 단면의 응력 중심점이 내측에 있음으로써도 달성할 수 있다.

본 발명의 목적은, 가공용 장치가 부착되는 선단부와, 선단부보다 굵은 후단부와, 선단부와 후단부 사이에 있으며 그 내부에 초음파 진동자가 부착되고, 초음파 진동자의 중앙 위치에서 초음파 호른의 양측면에 장치 부착용 플랜지가 형성되어 있는 초음파 호른으로서, 부착 플랜지 중심에 대하여 전후로 뻗어서, 초음파 호른의 길이 방향 중심축 상에, 그 길이가 부착 플랜지의 두께 이상인 슬릿이 설치된 슬릿부와, 적어도 그 일부가, 슬릿부의 초음파 호른 외면에 있는 단면 형상 변경부를 가지며, 슬릿 선단부와 후단부의 초음파 호른의 단면의 응력 중심점을 잇는 직선보다 플랜지부의 초음파 호른의 단면의 응력 중심점이 내측에 있음으로써 달성할 수 있다. 또한, 진동자와 양측의 각 부착용 플랜지 사이에 복수의 슬릿이 설치되며, 슬릿 선단부와 후단부의 초음파 호른의 측면측의 상기 슬릿과 상기 초음파 호른 측면 사이의 단면의 응력 중심점을 잇는 직선보다 플랜지부의 상기 초음파 호른의 측면측의 상기 슬릿과 상기 초음파 호른 측면 사이의 단면의 응력 중심점이 내측에 있음으로써도 달성할 수 있다.

또한 본 발명의 목적은, 가공용 장치가 부착되는 선단부와, 선단부보다 굵으며, 초음파 진동자가 부착되는 후단부와, 선단부와 후단부 사이의 양측면의 상기 초음파 진동자에 의해 발생되는 진동의 마디부 위치에 장치 부착용 플랜지가 형성되어 있는 초음파 호른으로서, 제1 재질로 이루어지는 제1 재료 부분과, 제1 재질보다 영률이 작은 제2 재질로 이루어지는 제2 재료 부분을 가지며, 부착 플랜지 중심에 대하여 전후로 연장되어 초음파 호른의 길이 방향 중심축 상에 그 길이가 부착 플랜지의 두께 이상인 슬릿이 설치된 제1 재료 부분과, 부착 플랜지 중심에 대하여 전후로 뻗어서 슬릿에 대향하는 초음파 호른 각 외측면에서 슬릿 쪽으로 반원주형으로 형성된 제2 재료 부분을 포함하고, 슬릿 선단부와 후단부의 초음파 호른의 단면의 제1 재료 부분의 응력 중심점을 잇는 직선보다 플랜지부의 초음파 호른의 단면의 제1 재료 부분의 단면의 응력 중심점이 내측에 있음으로써도 달성할 수 있다.

본 발명의 목적은, 가공용 장치가 부착되는 선단부와, 선단부보다 굵으며, 초음파 진동자가 부착되는 원통형의 후단부와, 선단부와 후단부 사이의 양측면의 초음파 진동자에 의해 발생되는 진동의 마디부 위치에 장치 부착용 플랜지가 형성되어 있는 초음파 호른으로서, 부착 플랜지 중심에 대하여 전후 방향으로 뻗어서 초음파 호른의 길이 방향 중심과 동축으로 그 길이가 부착 플랜지의 두께 이상인 원환형 간격이 설치된 원환형 간격부와, 적어도 그 일부가 원환형 간격부의 초음파 호른 외면에 있는 단면 형상 변경부를 가지며, 원환형 간격의 선단부와 후단부의 초음파 호른의 단면의 응력 중심원을 잇는 원통면보다 플랜지부의 초음파 호른의 단면의 응력 중심원이 내측에 있음으로써도 달성할 수 있다. 또한, 이 단면 형상 변경부는 원통형의 플랜지부 외주와 원통형의 후단부 외주를 연결하는 곡면이어도 좋다. 그리고, 원환형 간격을 위하여 초음파 호른 길이 방향 중심축과 동축 상으로 설치된 중심공과, 중심공과 동축 상으로 배열된 중심공 지름보다 외경 치수가 작은 심봉을 가지고 있어도 좋으며, 초음파 호른 길이 방향 중심축과 동축 상으로 후단부로부터 뚫린 나사부를 갖는 중심공과, 중심공의 나사부에 초음파 호른 후단부 측으로부터 박혀 들어가고, 원환형 간격부의 중심 내경보다 외경이 작은 돌출단 부분을 갖는 고정 나사를 가지고 있어도 좋다. 그리고, 초음파 호른 길이 방향 중심축과 동축 상으로 설치된 중심공의 선단부측 단부와 후단부측 단부의 지름은 플랜지부의 중심공의 지름보다 크게 되어 있어도 좋다.

본 발명의 목적은, 가공용 장치가 부착되는 선단부와, 선단부보다 굵은 후단부와, 선단부와 후단부 사이에 있으며 그 내부에 초음파 진동자가 부착되고, 초음파 진동자의 중앙 위치에서 초음파 호른의 양측면에 장치 부착용 플랜지가 형성되어 있는 초음파 호른으로서, 부착 플랜지 중심에 대하여 전후 방향으로 뻗어서, 초음파 호른의 길이 방향 중심과 동축으로, 그 길이가 부착 플랜지의 두께 이상인 원환형 간격이 설치된 원환형 간격부와, 적어도 그 일부가, 원환형 간격부의 초음파 호른 외면에 있는 단면 형상 변경부를 가지며, 원환형 간격의 선단부와 후단부의 초음파 호른의 단면의 응력 중심원을 잇는 원통면보다 플랜지부의 초음파 호른의 단면의 응력 중심원이 내측에 있음으로써 달성할 수 있다. 또한, 본 발명의 목적은, 진동자는 초음파 호른 길이 방향 중심축과 동축 상으로 후단부로부터 뚫린 나사부를 갖는 중심공 내에 배열되고, 중심공의 나사부에 초음파 호른 후단부 측으로부터 박혀 들어가고, 진동자에 맞닿아 진동자를 고정하는 고정 나사를 가지고 있음으로써도 달성할 수 있다. 아울러 본 발명의 목적은, 초음파 호른의 플랜지가 일체 가공으로 형성되어 있음으로써도 달성할 수 있고, 본 발명의 초음파 호른을 와이어 본딩 장치 또는 플립 칩 본딩 장치에 사용함으로써도 달성할 수 있다.

본 발명의 목적은 초음파 진동자가 부착되는 후단부와, 초음파 진동자에 의해 발생되는 진동의 복부 단이 되는 선단부와, 선단부와 후단부 사이에 있으며, 상기 초음파 진동자에 의해 발생되는 진동의 복부 위치에 부착되는 가공 장치와, 가공 장치의 전후측에서 상기 초음파 진동자에 의해 발생되는 진동의 마디부 위치에 있으며 상기 가공 장치의 반대측에 형성된 장치 부착용 플랜지를 구비한 초음파 호른으로서, 각각의 부착 플랜지 중심에 대하여 전후로 연장되어 부착 플랜지의 측에서 가공 장치 측 쪽으로 만곡되어 있는 만곡부를 가지고 있음으로써 달성할 수 있다.

본 발명의 목적은 초음파 진동자가 부착되는 후단부와, 초음파 진동자에 의해 발생되는 진동의 복부 단이 되는 선단부와, 선단부와 후단부 사이에 있으며, 초음파 진동자에 의해 발생되는 진동의 복부 위치에 부착된 가공 장치와, 가공 장치의 전후측에서 초음파 진동자에 의해 발생되는 진동의 마디부 위치의 양측면에 형성된 장치 부착용 플랜지를 구비하고, 상기 초음파 진동자는 상기 장치 부착 플랜지의 중심에 상기 초음파 진동자의 중앙 위치가 맞도록 배열되어 있는 초음파 호른으로서, 상기 각각의 장치 부착용 플랜지 중심에 대하여 전후로 뻗어서 상기 초음파 호른의 길이 방향 중심축 상에 그 길이가 상기 각각의 부착용 플랜지의 두께 이상인 슬릿이 설치된 슬릿부와, 적어도 그 일부가 상기 각각의 슬릿부의 상기 초음파 호른 외면에 있는 단면 형상 변경부를 가지며, 상기 초음파 호른의 단면에 있는 슬릿 선단부와 후단부의 응력 중심점을 잇는 직선보다 상기 초음파 호른의 단면에 있는 플랜지부의 응력 중심점이 내측에 있음으로써 달성할 수 있다. 여기서, 각각의 부착용 플랜지 중심에 대하여 전후로 뻗어서 설치된 각각의 슬릿부는 복수의 슬릿을 가지며, 초음파 호른 측면측 슬릿과 초음파 호른 측면 사이의 단면에 있는 각각의 슬릿 선단부와 후단부의 응력 중심점을 잇는 직선보다 상기 초음파 호른의 측면측 슬릿과 상기 초음파 호른 측면 사이의 단면에 있는 각각의 플랜지부의 응력 중심점이 내측에 있어도 좋다.

본 발명의 목적은 선단부와 후단부 사이에 있으며, 그 내부에 부착된 초음파 진동자와, 상기 선단부와 상기 후단부 사이에 있으며, 상기 초음파 진동자에 의해 발생되는 진동의 복부 위치에 부착된 가공 장치와, 상기 가공 장치의 전후측에 있으며, 상기 초음파 진동자에 의해 발생되는 진동의 마디부 위치의 양측면에 형성된 장치 부착용 플랜지를 구비하고, 상기 초음파 진동자는 상기 장치 부착 플랜지의 중심에 상기 초음파 진동자의 중앙 위치가 맞도록 배열되어 있는 초음파 호른으로서, 상기 각각의 장치 부착용 플랜지 중심에 대하여 전후로 뻗어서 상기 초음파 진동자와 양측면의 각각의 장치 부착용 플랜지 사이에 있으며, 그 길이가 상기 각각의 부착 플랜지의 두께 이상인 복수의 슬릿이 설치된 슬릿부와, 적어도 그 일부가 상기 각각의 슬릿부의 초음파 호른 외면에 있는 단면 형상 변경부를 가지며, 초음파 호른의 측면측 슬릿과 상기 초음파 호른 측면 사이의 단면에 있는 각각의 슬릿 선단부와 후단부의 응력 중심점을 잇는 직선보다 상기 초음파 호른의 측면측 슬릿과 상기 초음파 호른 측면 사이의 단면에 있는 플랜지부의 응력 중심점이 내측에 있음으로써 달성할 수 있다. 여기서, 각각의 상기 슬릿의 선단부측 단부와 후단부측 단부의 양쪽 또는 한쪽의 슬릿 폭은 플랜지부의 슬릿 폭보다 넓게 하여도 좋다.

본 발명의 목적은 원통형의 선단부와 원통형의 후단부 사이에 있으며, 그 내부에 부착된 초음파 진동자와, 상기 선단부와 상기 후단부 사이에 있으며, 상기 초음파 진동자에 의해 발생되는 진동의 복부 위치에 부착된 가공 장치와, 상기 가공 장치의 전후측에 있으며, 초음파 진동자에 의해 발생되는 진동의 마디부 위치에 형성된 장치 부착용 플랜지를 구비하고, 상기 초음파 진동자는 상기 장치 부착용 플랜지의 중심에 상기 초음파 진동자의 중앙 위치가 맞도록 배열되어 있는 초음파 호른으로서, 상기 각각의 장치 부착용 플랜지 중심에 대하여 전후 방향으로 뻗어서 상기 초음파 호른의 길이 방향 중심과 동축으로 그 길이가 상기 각각의 부착용 플랜지의 두께 이상인 원환형 간격이 설치된 원환형 간격부와, 적어도 그 일부가 상기 각각의 원환형 간격부의 초음파 호른 외면에 있는 단면 형상 변경부를 가지며, 상기 초음파 호른의 상기 각각의 원환형 간격의 선단부와 후단부의 응력 중심원을 잇는 원통면보다 상기 초음파 호른의 각각의 플랜지부의 응력 중심원이 내측에 있음으로써 달성할 수 있다. 여기서, 각각의 원환형 간격의 선단부측 단부와 후단부측 단부의 양쪽 또는 한쪽의 원환형 간격 외경은 플랜지부의 원환형 간격 외경보다 넓게 하여도 좋으며, 각각의 상기 단면 형상 변경부는 각각의 상기 플랜지 부착 중심에 대하여 전후로 연장된 상기 초음파 호른 측면의 어느 한쪽 또는 양쪽의 곡면 부분인 것이어도 좋다.

또한 본 발명의 목적은, 본 발명의 초음파 호른을 플립 칩 본딩 장치에 사용함으로써도 달성할 수 있다.

(발명을 실시하기 위한 최량의 형태)

본 발명의 제1 내지 제12 실시 형태에 대하여 이하에 설명한다.

<실시예 1>

본 발명의 제1 실시 형태에 대하여 도 1, 도 2를 사용하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 제1 실시 형태의 초음파 호른을 도시한 전체 사시도이고, 도 2는 플랜지 부분의 확대 사시도이다. 본 발명의 제1 실시 형태의 초음파 호른(10)은 와이어 본딩 장치에 사용되는 것으로, 도 1에 도시한 바와 같이 캐필러리(12), 플랜지(13), 초음파 진동자(11)를 가지고 있다. 초음파 호른(10)의 선단부, 플랜지 부착 부분은 사각형 단면 형상이며, 후단부는 원형 단면 형상을 가지고 있다. 플랜지 부착 부분에서 선단부에 걸쳐서는 진폭 확대를 위하여 폭이 서서히 좁아지며, 선단부가 가장 가늘게 되어 있다. 이 선단부에는 가공용 장치인 캐필러리(12)가 부착되어 있다. 또한 초음파 호른(10)의 후단부는 원형 단면 형상을 가지며, 여기에 초음파 진동자(11)가 너트(37)에 의해 고정되어 있다. 종래 기술에서 설명한 바와 마찬가지로, 마디가 되는 부분에 플랜지(13)가 부착되어 있다. 이 플랜지(13)는 초음파 호른(10)의 양측면에 초음파 호른(10)과 일체로 깎아내기 가공에 의해 형성되어 있다. 그리고, 플랜지(13)에 뚫린 부착공(15)에 의해 초음파 호른은 와이어 본딩 장치에 고정된다.

초음파 호른(10)의 상하면은 플랜지 부착 부분에서 후단부의 조금 앞까지 두께가 균일한 평탄면으로 되어 있다. 그리고, 이 평탄면에서 후단부에 걸쳐 경사면 형태의 올림 부분이 있고, 사각형 단면 형상에서 원형 단면 형상으로 이어져 있다. 한편, 초음파 호른(10)의 플랜지(13)가 부착되어 있는 양측면은 플랜지 부착부에 접하여 후단부의 방향으로 연장되어 있는 원통면에서 사각형 단면에서 원형 단면 형상으로 이어져 있다. 이 부분은 측면의 원통면에 따라 그 단면 형상이 변화되는 단면 형상 변경부(24)이다.

초음파 호른(10)에는 길이 방향으로 플랜지 중심선에 대하여 전후 방향으로 대칭적으로 상면에서 하면으로 수직으로 관통한 슬릿(22)이 설치되어 있다. 슬릿(22)의 일단은 단면 형상 변경부(24)까지 연장되어 있으며, 슬릿(22)의 전단측의 단부와 후단측의 단부는 플랜지 중심 부분보다 슬릿 폭이 넓어져, 단부는 초음파 진동의 반사를 방지하기 위하여 대략 원통면을 이루고 있다. 또한 슬릿(22)의 길이는 플랜지(13)의 두께 이상이면 좋으나, 본 발명의 제1 실시 형태에서는 이보다 길고 초음파 호른의 플랜지부의 폭(W)보다 길게 되어 있다. 슬릿은 플랜지 중심선 부근에서 평행부를 가지고 있어도 좋으며, 전체적으로 곡면으로 구성된 누에고치형의 형상이어도 좋다.

다음, 본 발명의 제1 실시 형태의 동작에 대하여 도 3, 도 4(a), 도 4(b), 도 4(c), 도 4(d), 도 4(e)를 참조하면서 설명한다. 종래 기술의 초음파 호른의 동작과 마찬가지로 초음파 진동자(11)가 발생하는 초음파 진동은 세로파로서 초음파 호른(10)을 흐르며, 초음파 호른(10)은 그 형상이나 재질로 정해진 공진 주파수에서 공진하여 정재파가 발생한다. 초음파 호른(10)에는 전후 방향의 진폭이 큰 부분과 진폭이 발생하지 않는 마디가 발생하고, 이 마디 위치에 플랜지(13)가 부착되어 있다. 도 3에 도시한 바와 같이, 이러한 초음파 호른(10)이 공진 상태에 있을 때에는 마디로 되어 있는 플랜지(13)의 부착 부분에는 후단부로부터의 공진에 의한 압축 응력(P1)과 선단부로부터의 공진에 의한 압축 응력(P3)이 걸린다. 이 응력에 의해 플랜지 부착 부분은 초음파 호른(10)의 축방향으로 압축 응력을 받는다.

이러한 압축 응력이 걸릴 때의 슬릿(22)의 주위의 변형은 다음과 같이 설명된다. 여기서, 도 3에 도시한 바와 같이 슬릿 후단부의 초음파 호른 단면은 슬릿 후단부에서의 초음파 호른의 단면 또는 후단부에 원통면과 같이 슬릿 폭이 좁아지는 부분을 가지고 있을 때에는 후단부에 가까운 슬릿 폭이 가장 넓어져 있는 부분의 초음파 호른의 단면을 말한다. 또한 슬릿 선단부의 초음파 호른 단면은 슬릿 선단부에서의 초음파 호른의 단면 또는 선단부에 원통면과 같이 슬릿 폭이 좁아지는 부분을 가지고 있을 때에는 선단부에 가까운 슬릿 폭이 가장 넓어져 있는 부분 의 초음파 호른의 단면을 말한다. 플랜지부 초음파 호른 단면은 플랜지의 중심선 상의 초음파 호른의 단면을 말한다.

초음파 호른 후단부로부터 걸리는 압축 응력(P1)은 슬릿 후단부의 초음파 호른 단면에도 압축 응력으로서 작용한다. 이 슬릿 후단부의 초음파 호른 단면의 단면적에 압축 응력을 걸면 슬릿 후단부의 초음파 호른 단면의 응력 중심점(25)에 작용하는 하중(F1)이 구해진다. 여기서 응력 중심점(25)은, 통상적으로는 슬릿 후단부 초음파 호른 단면의 도심이 되고, 응력 분포를 고려할 필요가 있을 때에는 응력 분포의 가중을 하여 구한 도심이다. 이에 따라, 초음파 호른 후단부로부터의 압축 응력(P1)은 슬릿 후단부 초음파 호른 단면의 응력 중심점(25)에 작용하는 하중(F1)으로 치환할 수 있다. 마찬가지로 초음파 호른 선단부로부터의 압축 응력(P3)도 슬릿 선단부 초음파 호른 단면의 응력 중심점(27)에 작용하는 하중(F3)으로 치환할 수 있다. 또한 초음파 호른 후단부와 선단부로부터의 압축 응력은 모두 플랜지부에도 걸린다. 플랜지 중심 위치에서는 후단부와 선단부로부터의 응력의 방향이 반대이고 크기가 같은 상태로 되어 있다. 이를 앞에서와 동일한 방법으로 플랜지부 초음파 호른 단면의 응력 중심점(26)에 작용하는 방향이 반대이고 같은 크기의 하중(F2)으로 치환할 수 있다.

도 3에 상기한 각 하중(F1, F2, F3) 및 각 응력 중심점(25, 26, 27)을 도시하였다. 각 응력 중심점(25, 26, 27)은 각각 초음파 호른의 중심축으로부터의 거리가 각각 L1, L2, L3이다. L1은 단면 형상 변경부와 슬릿 후단부의 슬릿 폭이 플랜지부의 슬릿 폭보다 넓어져 있으므로 L2보다 크고, L1과 L2의 차는 δ1이다. 또 한 L3는 슬릿 선단부의 슬릿 폭이 플랜지부의 슬릿 폭보다 넓어져 있으므로 L2보다 크고, L3과 L2의 차는 δ3이다. 이에 따라, 플랜지부 초음파 호른 단면의 응력 중심점(26)은 슬릿 후단부 초음파 호른 단면의 응력 중심점(25), 슬릿 선단부 초음파 호른 단면의 응력 중심점(27)보다 내측으로 되어 있다. 그리고 플랜지부 초음파 호른 단면의 응력 중심점(26)은 슬릿 후단부 초음파 호른 단면의 응력 중심점(25)과 슬릿 선단부 초음파 호른 단면의 응력 중심점(27)을 잇는 직선(14)보다 δ2만큼 내측으로 되어 있다.

이상과 같이 각 응력을 각 하중으로 치환하고, 플랜지부의 초음파 호른 단면과 슬릿 후단부의 초음파 호른 단면 사이 부분의 요소를 꺼내면, 도 4(a)와 같아진다. 요소에는 후단부 측에서 하중(F1)이 왼쪽으로 걸리고, 선단부 측에서 하중(F3)이 오른쪽으로 걸리며, 요소는 압축을 받고 있다. 도 4(b)에 도시한 바와 같이, 이 압축 하중에 의해 요소는 전후 방향으로 압축됨과 함께, 쁘와종비에 따른 양만큼축 직각 방향으로 팽창하고, 플랜지가 부착되어 있는 측면을 외측으로 ε2만큼 밀어내고, 슬릿의 면을 중심선 측으로 ε2만큼 밀어내도록 변형한다. 한편, 하중(F1)이 걸리는 슬릿 후단부의 초음파 호른 단면의 응력 중심점(25)과 하중(F3)이 걸리는 슬릿 선단부의 초음파 호른 단면의 응력 중심(27)을 잇는 직선과, 플랜지부 초음파 호른 단면의 응력 중심점(26)은 하중의 방향과 직각 방향으로 δ2만큼 어긋나 있으므로, 이 δ2에 의해 요소에는 요소를 슬릿 측으로 굽히고자 하는 굽힘 모멘트로 작용한다. 도 4(c)에 도시한 바와 같이, 요소는 이 굽힘 모멘트에 의해 슬릿이 있는 중심선 측으로 구부러져 변형을 발생시킨다. 도 4(d)에 도시한 바와 같 이, 이 구부러짐에 의한 중심축 측으로의 변위량(ε3)과 플랜지가 부착되어 있는 측면의 외측으로의 변위량(ε2)은 방향이 반대이고 크기가 대략 같으며, 플랜지가 부착되어 있는 측면의 변위량은 그 차 ε2-ε3=ε5가 되어 매우 작아진다. 반대로 슬릿이 있는 중심축 측은 두 변위량의 합계량 ε2+ε3=ε4가 되어 크게 중심축 측으로 변위하게 된다. 플랜지가 부착되어 있는 측면의 변위가 매우 작아지므로, 플랜지(13)에 뚫려 있는 부착공(15)의 위치의 변화량도 매우 작아진다.

도 4(e)에 초음파 호른의 플랜지 부분의 전체의 변형의 모습을 나타내었다. 도 4(e)에 있어서, 실선은 변형 후의 형상을 나타내고, 파선은 변형 전의 형상을 나타낸다. 후단측의 압축 응력(P1)과 전단측으로부터의 압축 응력(P3)에 의해 전체적으로 압축 변형을 한다. 한편, 플랜지부의 초음파 호른 단면의 응력 중심점(26)은 슬릿 후단부의 초음파 호른 단면의 응력 중심점(25)과 슬릿 선단부의 초음파 호른 단면의 응력 중심점(27)을 잇는 직선(14)보다 내측에 있으므로, 플랜지가 부착되어 있는 측면은 거의 변위하지 않고, 슬릿이 있는 중심축 측은 크게 중심축 측으로 ε6만큼 변위하게 된다. 플랜지가 부착되어 있는 측면의 변위가 매우 작아지므로, 플랜지의 부착공(15)까지의 거리(L4)도 거의 변화되지 않게 된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 형태에서는 초음파 호른에 발생하는 압축에 의한 팽창 변위의 진동을 역방향의 굽힘 변위 진동으로 상쇄한다는 효과를 이룬다. 이 효과는 컴퓨터에 의한 구조 해석으로도 확인되었다. 구조 해석 결과에 의하면, 특히 단면 형상 변경부(24)의 효과는 크고, 단순히 초음파 호른(10)에 슬릿(22)을 설치한 경우에는 플랜지의 부착공(15)의 축 직각 방향의 변위량 은 10^-7의 오더인 것이, 단면 형상 변경부(24)를 설치함으로써 그 변위량이 10^-9의 오더로 감소되었다. 이로부터, 단면 형상 변경부(24)를 설치함으로써 플랜지의 부착공(15)의 변위량을 수십분의 1 이하로 줄일 수 있다는 현저한 효과를 이루는 것을 알 수 있다. 또한 이 구조 해석에 의하면 슬릿의 길이는 초음파 호른의 플랜지부의 폭(W) 이상으로 하면 효과가 현저해진다는 결과가 나와 있다. 본 발명의 제1 실시 형태는 단면 형상 변경부(24)가 플랜지부와 초음파 호른의 후단부 사이에 설치되어 있는데, 이 단면 형상 변경부(24)는 플랜지부와 초음파 호른 선단부 사이에도 설치되어 있어도 좋다. 이 경우에는 플랜지의 부착공(15)의 변위량을 더 줄일 수 있다.

본 발명의 제1 실시 형태는 공진시의 압축 응력에 의한 미소 팽창 변형의 영향이 고정 부분에 미치지 못하도록 할 수 있으므로, 최적의 주파수에서 벗어난 주파수에서 발진하는 등의 초음파 공진에 대한 악영향 및 누설을 방지하고, 본딩의 품질을 향상시키는 효과를 갖는다. 아울러, 본 발명의 제1 실시 형태는 플랜지(13)의 고정점이 되는 부착공(15)과 초음파 호른(10) 사이에 강도를 저하시킨 부분을 설치하지 않고, 공진시의 압축 응력에 의한 미소 팽창 변형의 영향이 고정 부분에 미치지 못하도록 할 수 있으므로, 플랜지(13)는 충분한 지지 강도를 갖게 되어, 초음파 호른(10)의 상하 방향의 진동을 방지할 수 있다는 효과를 이룬다. 이 결과, 와이어 본딩 장치의 고속화에 대응할 수 있음과 함께, 와이어 전단의 볼 지름의 불량을 방지할 수 있으므로 반도체 장치의 파인 피치화에 대응할 수 있다는 효 과를 이룬다. 나아가 슬릿(22)의 선단부와 후단부를 대략 원통면으로 하여 초음파의 진동이 반사되는 것을 방지하고 있으므로, 슬릿(22)을 설치함에 따른 초음파 전달 효율을 저하시키지도 않는다.

<실시예 2>

도 5를 참조하면서 본 발명의 제2 실시 형태에 대하여 설명한다. 제2 실시 형태에 있어서, 제1 실시 형태와 동일한 부분에는 동일한 부호를 사용하여 설명은 생략한다.

본 발명의 제2 실시 형태는 슬릿(22)을 복수 개(도면에서는 2개 넣은 것을 도시하였음) 갖는 것이다. 슬릿(22)은 제1 실시 형태와 마찬가지로 선단부와 후단부를 대략 원통면으로 하였으나, 원통면의 중심을 측면측으로 오프셋하여 슬릿이 초음파 호른(10)의 중심선 측으로 돌출되지 않는 형상으로 하였다. 동작은 실시 형태 1의 동작과 동일하며, 초음파 호른 단면의 응력 중심점(26)이 가장 외측의 슬릿 후단부의 초음파 호른 단면의 응력 중심점(25)과 가장 외측의 슬릿 선단부의 초음파 호른 단면의 응력 중심점(27)을 잇는 직선(14)보다 내측으로 되어 있으므로, 초음파 호른 측면의 팽창에 의한 변위와 굽힘에 의한 변위가 상쇄되어 그 측면의 변위가 매우 작아진다. 또한 압축 응력이 복수의 슬릿으로의 변형에 의해 흡수되는 점에서 플랜지의 변위를 억제하면서 제1 실시 형태보다 초음파 호른(10)에 발생하는 응력을 줄일 수 있는 효과를 이룬다.

<실시예 3>

도 6을 참조하면서 본 발명의 제3 실시 형태에 대하여 설명한다. 제3 실시 형태에 있어서, 제1 실시 형태와 동일한 부분에는 동일한 부호를 사용하여 설명은 생략한다.

도 6에 있어서, 초음파 호른(10)의 중심축 주위은 제1 재료 부분(39)이며, 그 안에 슬릿(22)을 가지고 있다. 도면에서 빗금친 부분은 제2 재료 부분이다. 제1 재료는 예컨대 스테인레스 강이며, 제2 재료는 이 제1 재료보다 영률이 작은 예컨대 알루미늄이다. 제1 재료 부분과 제2 재료 부분에 의해 초음파 호른(10)이 형성되고, 제1 실시 형태와 마찬가지로 플랜지 부착부는 사각형 단면을 가지며, 제2 재료 부분은 이 사각형 단면의 양측면에서 중심의 슬릿(22) 쪽으로 반원주 형상으로 형성되고, 플랜지 중심선 부근에서 두껍고, 플랜지 중심선에서 벗어남에 따라 얇아지고 있다. 제1 재료 부분과 제2 재료 부분은 경계(41)를 가지고 있다.

이하, 제3 실시 형태의 동작에 대하여 설명한다. 제1 실시 형태와 마찬가지로 초음파 호른에는 선단부, 후단부로부터 압축 응력이 작용한다. 이 힘은 제1 재료 부분(39)에 걸림과 함께, 제2 재료 부분(40)에도 작용한다. 그러나, 제2 재료는 제1 재료에 대하여 영률이 낮은 재료이므로, 그 변형은 제1 재료 부분의 변형을 따르게 된다. 즉, 전체적인 변형은 제1 재료 부분의 변형에 의해 결정되게 된다. 제1 실시 형태와 마찬가지로 초음파 호른 후단부로부터 걸리는 압축 응력(P1)은 슬릿 후단부의 초음파 호른의 제1 재료 부분의 단면에도 압축 응력으로서 작용한다. 이 슬릿 후단부의 초음파 호른의 제1 재료 부분의 단면의 단면적에 압축 응력을 걸면 제1 재료 부분의 슬릿 후단부의 초음파 호른 단면의 응력 중심점 (55)에 작용하는 하중(F11)이 구해진다. 여기서 응력 중심점(55)은 통상적으로는 슬릿 후단부 초음파 호른의 제1 재료 부분의 단면의 도심이 되고, 응력 분포를 고려할 필요가 있을 때는 응력 분포의 가중을 하여 구한 도심이다. 이에 따라, 초음파 호른 후단부로부터의 압축 응력(P1)은 슬릿 후단부의 초음파 호른의 제1 재료 부분의 단면의 응력 중심점(55)에 작용하는 하중(F11)으로 치환할 수 있다. 마찬가지로 초음파 호른 선단부로부터의 압축 응력(P3)도 슬릿 선단부의 초음파 호른의 제1 재료 부분의 단면의 응력 중심점(57)에 작용하는 하중(F13)으로 치환할 수 있다. 또한 초음파 호른 후단부와 선단부로부터의 압축 응력은 모두 플랜지부에도 걸린다. 플랜지 중심 위치에서는 후단부와 선단부로부터의 응력의 방향이 반대이고 크기가 같은 상태로 되어 있다. 이를 앞서와 동일한 방법으로 플랜지부의 초음파 호른의 제1 재료 부분의 단면의 응력 중심점(56)에 작용하는 방향이 반대이고 같은 크기의 하중(F12)으로 치환할 수 있다.

도 6에 상기한 각 하중(F11, F12, F13) 및 각 응력 중심점(55, 56, 57)을 나타내었다. 각 응력 중심점(55, 56, 57)은 제1 실시 형태와 마찬가지로 각각 초음파 호른의 중심축으로부터의 거리가 각각 L11, L12, L13이다. 제1 재료 부분은 플랜지 중심선 부근에서는 가늘게 되어 있으며, 플랜지 중심선으로부터 멀어짐에 따라 굵어지게 되어 있으므로, 플랜지부의 초음파 호른의 제1 재료 부분의 단면의 응력 중심점(56)은 슬릿 전단 및 후단부 초음파 호른의 제1 재료 부분의 단면의 응력 중심(55, 57)을 잇는 직선(54)보다 δ12만큼 내측으로 되어 있다. 이에 따라, 제1 실시 형태와 마찬가지로 압축력에 의한 제1 재료 부분의 팽창 변위의 진동을 역방향의 굽힘 변위 진동으로 상쇄한다는 효과를 이룬다. 한편, 제2 재료 부분은 제1 재료보다 영률이 낮아 제1 재료의 변형을 추종하여 변형하므로, 플랜지 중심선과 제1 재료 부분과 제2 재료 부분의 경계(41)의 교점(42)의 위치가 거의 변위되지 않고, 플랜지(13)의 부착공(15)의 위치도 거의 변형되지 않으며, 제1 실시 형태와 마찬가지로 플랜지의 변위, 진동을 방지할 수 있는 효과를 이룬다.

<실시예 4>

도 7을 참조하면서 본 발명의 제4 실시 형태에 대하여 설명한다. 도 7은 본 발명의 제4 실시 형태의 플랜지부의 사시도로서, 제 4 실시 형태에서 제1 실시 형태와 동일한 부분에는 동일한 부호를 사용하여 설명은 생략한다.

본 발명의 제4 실시 형태의 초음파 호른(10)은 와이어 본딩 장치에 사용되는 것으로, 그 내부에 구멍(30)이 뚫려 그 안에 초음파 진동자(11)가 초음파 호른 후단부로부터 박혀들어간 볼트(31)에 의해 고정되어 있다. 이 구멍(30)은 초음파 진동자(11)보다 아주 약간 직경이 크고, 외주에는 미소한 원환형 간격(33)이 있어 초음파 호른(10)과 초음파 진동자(11)는 접촉하지 않게 되어 있다. 초음파 진동자(11)는 그 축방향의 중앙 위치에서 진동의 마디를 형성하므로, 이 초음파 진동자(11)의 축방향의 중앙 위치에 해당하는 초음파 호른의 양측면에 플랜지(13)가 설치되어 있다. 또한 본 발명의 제1 실시 형태와 마찬가지로 플랜지(13)와 초음파 호른 후단부 사이의 측면에는 단면 형상 변경부(24)가 설치되며, 길이 방향으로 플랜지 중심선에 대하여 전후 방향으로 대칭적으로 상면에서 하면으로 수직하게 슬릿(22)이 설치되어 있다. 슬릿의 위치, 형상, 길이는 본 발명의 제1 실시 형태와 동일하다.

본 발명의 제4 실시 형태의 동작은 실시 형태 1의 동작과 동일하며, 초음파 호른 단면의 응력 중심점(26)이 슬릿 후단부의 초음파 호른 단면의 응력 중심점(25)과 슬릿 선단부의 초음파 호른 단면의 응력 중심점(27)을 잇는 직선(14)보다 내측으로 되어 있으므로, 초음파 호른 측면의 팽창에 의한 변위와 굽힘에 의한 변위가 상쇄되어 그 측면의 변위가 매우 작아진다.

이에 따라, 공진시의 압축 응력에 의한 미소 팽창 변형의 영향이 고정 부분에 미치지 못하도록 할 수 있음과 함께, 플랜지(13)가 충분한 지지 강도를 가지고 있으므로, 본 발명의 제1 실시 형태와 마찬가지로 최적의 주파수에서 벗어난 주파수에서 발진하는 등의 초음파 공진에 대한 악영향 및 누설을 방지하고, 본딩의 품질을 향상시킴과 함께 초음파 호른의 상하 방위의 진동을 방지할 수 있다는 효과를 이룬다. 또한 초음파 진동자(11)와 플랜지(13)를 동일한 마디에 둠으로써 마디의 위치와 플랜지(13)의 위치 어긋남으로 인해 발생하는 플랜지의 진동을 방지할 수 있다는 효과를 이룬다. 아울러 초음파 진동자(11)가 초음파 호른의 내부에 부착되어 있으므로 구조를 컴팩트하게 할 수 있으므로, 보다 상하 방향의 진동을 방지할 수 있음과 함께, 와이어 전단의 볼 지름의 불량을 방지할 수 있으므로, 보다 한층 와이어 본딩 장치의 고속화, 반도체 장치의 파인 피치화에 대응할 수 있다는 효과를 이룬다.

<실시예 5>

도 8을 참조하면서 본 발명의 제5 실시 형태에 대하여 설명한다. 도 8은 본 발명의 제5 실시 형태의 플랜지부의 사시도로서, 제5 실시 형태에서 제1 또는 제4 실시 형태와 동일한 부분에는 동일한 부호를 사용하여 설명은 생략한다. 본 발명의 제5 실시 형태의 초음파 호른(10)은 와이어 본딩 장치에 사용되는 것으로서, 제4 실시 형태와 동일한 구조로 내부에 초음파 진동자(11)가 초음파 호른 후단부로부터 볼트(31)에 의해 고정되어 있다. 이 초음파 진동자(11)의 축방향의 중앙 위치에 해당하는 초음파 호른의 양측면에 플랜지(13)가 설치되며, 본 발명의 제1 실시 형태와 마찬가지로 플랜지(13)와 초음파 호른 후단부 사이의 측면에는 단면 형상 변경부(24)가 설치되어 있다. 내부의 구멍(30)과 초음파 호른의 양측면과의 각각의 사이에 상면에서 하면으로 관통하여 수직으로 슬릿(22)이 설치되어 있다. 이 슬릿(22)은 길이 방향으로는 플랜지 중심선에 대하여 전후 방향으로 대칭으로 되어 있다. 슬릿의 형상은 제1 실시 형태와 동일하다.

본 발명의 제5 실시 형태의 동작은 실시 형태 1의 동작과 동일하며, 플랜지부 초음파 호른의 슬릿(22)과 초음파 호른 측면 사이의 단면의 응력 중심점(26)이 슬릿 선단부 및 후단부의 초음파 호른의 슬릿(22)과 초음파 호른 측면 사이의 단면의 응력 중심(25과 27)을 잇는 직선(14)보다 내측으로 되어 있음으로써, 초음파 호른 측면의 팽창에 의한 변위와 굽힘에 의한 변위가 상쇄되어 그 측면의 변위가 매우 작아진다. 제5 실시 형태에서는 슬릿(22)이 2개 설치되어 있으므로 초음파 호른 측면의 변위는 제1, 제4 실시 형태보다 더욱 줄어든다는 효과를 이룬다. 이에 따라, 본 발명의 제2 실시 형태의 효과에 더하여, 추가로 본딩 품질의 향상, 와이어 본딩 장치의 고속화, 반도체 장치의 파인 피치화에 대응할 수 있다는 효과를 이룬다.

<실시예 6>

본 발명의 제6 실시 형태에 대하여 도 9 내지 도 11을 이용하여 설명한다. 도 9는 본 발명의 제6 실시 형태의 초음파 호른을 나타내는 플랜지 부분의 확대 사시도이고, 도 10은 플랜지 부분의 축 직각 방향의 단면도이고, 도 11은 플랜지 부착 부분의 단면도이다. 본 발명의 제6 실시 형태의 초음파 호른(10)은 와이어 본딩 장치에 사용되는 것으로, 선단부, 플랜지 부착부, 후단부 모두 원형 단면 형상을 가지고 있다. 플랜지 부착 부분에서 선단부에 걸쳐서는 진폭 확대를 위하여 직경이 서서히 작아져 선단부가 가장 가늘게 되어 있다. 이 선단부에는 가공용 장치인 캐필러리(12)가 부착된다. 또한 초음파 호른(10)의 후단부에 초음파 진동자(11)가 고정되어 있다. 본 발명의 제1 실시 형태와 동일하게 진동의 마디가 되는 부분에 플랜지(13)가 부착되어 있다. 이 플랜지(13)는 초음파 호른(10)의 양측면에 초음파 호른(10)과 일체로 깎아내기 가공에 의해 형성되어 있다. 그리고, 플랜지(13)에 뚫린 부착공(15)에 의해 초음파 호른은 장치에 고정된다.

한편, 초음파 호른(10)의 플랜지(13)에서 후단부에 걸쳐 플랜지 부착부에 접하여 후단부의 방향으로 연장되어 있는 단면 형상 변경부(24)를 가지고 있다. 이 단면 형상 변경부(24)는 원호를 초음파 호른(10)의 중심축 주위에 회전시켜 형성되는 나팔형의 형상을 하고 있으며, 플랜지 부착부에서 후단부 쪽으로 그 단면 형상이 커지도록 변화되어 간다.

초음파 호른(10)에는 그 내부에 구멍(30)이 뚫려 그 안에 동축 상으로 심봉(32)이 초음파 호른 후단부로부터 삽입되어 볼트(31)에 의해 고정되어 있다. 이 구멍(30)은 심봉(32)보다 아주 약간 직경이 크고, 외주에는 미소한 원환형 간격(33)이 형성되어 있다. 이 구멍(30)과 심봉(32)과 원환형 간격(33)은 길이 방향으로 플랜지 중심선에 대하여 전후 방향으로 대칭적으로 결정되도록 배열되어 있으며, 그 일단은 단면 형상 변경부(24)까지 연장되어 있다. 이 원환형 간격(33)의 길이 방향 길이는 플랜지(13)의 두께 이상이면 되며, 본 발명의 제6 실시 형태에서는 이보다 길고 초음파 호른의 플랜지부의 직경보다 길게 되어 있다.

다음, 본 발명의 제6 실시 형태의 동작에 대하여 설명한다. 제1 실시 형태 와 마찬가지로, 초음파 진동자(11)가 발생하는 초음파 진동에 의해 마디가 되는 플랜지 부착 부분은 초음파 호른(10)의 길이 방향으로 압축 응력을 받는다.

이러한 압축 응력이 걸릴 때의 원환형 간격(33)의 주위의 변형은 다음과 같이 설명된다. 여기서, 도 10, 11에 도시한 바와 같이 초음파 호른 후단부로부터 걸리는 압축 응력(P1)은 원환형 간격 후단부의 초음파 호른 단면에도 압축 응력으로서 작용한다. 원환형 간격 후단부의 초음파 호른 단면의 단면적에 압축 응력을 걸고, 응력 중심원(34)의 둘레 길이로 나누면 원환형 간격 후단부의 초음파 호른 단면의 응력 중심원(34)에 작용하는 원환 하중(F4)이 구해진다. 여기서 응력 중심원(34)은 통상적으로는 원환형 간격 후단부에서의 구멍(30)의 직경과 초음파 호른 외면의 직경의 평균 직경이며, 응력 분포를 고려할 필요가 있을 때에는 반경 방향의 응력 분포의 가중을 하여 구한 평균 직경이다. 이에 따라, 초음파 호른 후단부로부터의 압축 응력(P1)은 원환형 간격 후단부 초음파 호른 단면의 응력 중심원(34)에 작용하는 원환 하중(F4)으로 치환할 수 있다. 마찬가지로 초음파 호른 선 단부로부터의 압축 응력(P3)도 원환형 간격 선단부의 초음파 호른 단면의 응력 중심원(36)에 작용하는 원환 하중(F6)으로 치환할 수 있다. 또한 플랜지 중심 위치에서는 후단부와 선단부로부터의 응력의 방향이 반대이고 크기가 같은 상태로 되어 있다. 이를 앞서와 동일한 방법으로 플랜지부의 초음파 호른 단면의 응력 중심원(35)에 작용하는 방향이 반대이고 같은 크기의 원환 하중(F5)으로 치환할 수 있다.

도 11에 상기한 각 원환 하중(F4, F5, F6) 및 각 응력 중심원(34, 35, 36)을 나타내었다. 각 응력 중심원(34, 35, 36)은 각각 직경 D1, D2, D3이다. D1은 단면 형상 변경부가 있으므로 D2보다 크게 되어 있다. 그리고, 원환형 간격의 선단부와 후단부의 초음파 호른의 단면의 응력 중심원(36 및 34)을 잇는 원통면보다 플랜지부의 초음파 호른의 단면의 응력 중심원(35)이 내측으로 되어 있다.

제1 실시 형태와 마찬가지로, 각 응력을 각 원환 하중으로 치환하고, 플랜지부 초음파 호른 단면과 원환형 간격 후단부 초음파 호른 단면 사이 부분의 요소를 꺼내면, 먼저 제1 실시 형태의 동작 설명에서 설명한 바와 같이 응력 중심원(34, 35, 36)의 크기의 차에 의한 굽힘 모멘트에 의해 이 요소는 원환형 간격의 방향 쪽으로 직경이 작아지도록 변형한다. 도 12에 도시한 바와 같이, 초음파 호른의 외면에서는 이 직경이 작아지는 변형과 압축 하중에 의한 팽창으로 직경이 커지는 방향의 변형이 상쇄되어 외면의 직경은 거의 변화되지 않고, 반대로 원환형 간격이 설치되어 있는 내경측은 직경이 작아지는 변형에 직경이 작아지는 방향으로의 팽창 변형이 더해져 보다 내경측으로 변형한다.

이로부터, 본 발명의 제6 실시 형태는 제1 실시 형태와 동일한 효과를 이룰 수 있고, 나아가 초음파 호른의 플랜지 부착부의 외주면 전부에 걸쳐 그 변위를 매우 적게 할 수 있으므로, 제1 실시 형태보다 큰 플랜지를 부착 또는 일체 성형에 의해 설치할 수 있다. 이로부터, 초음파 호른의 플랜지(13)는 측면에 설치할 뿐만아니라, 전체 둘레에 걸쳐 설치할 수 있고, 보다 지지 강도가 큰 플랜지로 하여 초음파 호른의 상하 방향의 진동을 더욱 방지할 수 있다. 이로부터, 보다 한층 와이어 전단의 볼 지름의 불량을 방지할 수 있고, 와이어 본딩 장치의 고속화, 반도체 장치의 파인 피치화에 대응할 수 있다는 효과를 이룬다.

본 발명의 제6 실시 형태는 단면 형상 변경부(24)가 플랜지부와 초음파 호른의 후단부 사이에 설치되어 있는데, 이 단면 형상 변경부(24)는 플랜지부와 초음파 호른 선단부 사이에도 설치되어 있어도 좋다. 이 경우에는 플랜지의 부착공(15)의 변위량을 더 줄일 수 있다. 또한 본 발명의 제6 실시 형태는 심봉(32)과 볼트(31)를 따로따로인 것으로 하였으나, 볼트(31)의 전단에 심봉과 동일한 직경, 길이의 돌기 부분을 설치하여 이를 초음파 호른의 후단부로부터 박아넣어 구성함으로써도 동일한 효과를 이룰 수 있다. 또한 도 18에 도시한 바와 같이 이 볼트(31)는 후단부에 나사를 돌릴 수 있는 각주 부분(38)을 설치하여, 이 각주 부분으로 나사를 돌려 심봉(32)을 고정하고, 그 후에 초음파 진동자(11)를 후단부로부터 끼워넣어 너트(37)로 초음파 진동자(11)를 고정하도록 구성할 수 있다.

<실시예 7>

도 13을 참조하여, 본 발명의 제7 실시 형태에 대하여 설명한다. 제6 실시 형태와 동일한 부분에는 동일한 부호를 사용하여 설명은 생략한다. 본 발명의 제7 실시 형태의 초음파 호른(10)은 와이어 본딩 장치에 사용되는 것으로, 그 내부에 구멍(30)이 뚫려 그 안에 초음파 진동자(11)와 심봉(32)이 초음파 호른 후단부로부터 볼트(31)에 의해 고정되어 있다. 이 구멍(30)은 초음파 진동자(11) 및 심봉(32)보다 아주 약간 직경이 크고, 외주에는 실시 형태 4와 동일하게 미소한 원환형 간격(33)이 형성되어 있다. 이 간격에 의해 초음파 호른(10)과 초음파 진동자(11)는 접촉하지 않게 되어 있다. 초음파 진동자(11)는 제4 실시 형태와 마찬가지로 그 축방향의 중앙 위치에서 진동의 마디를 형성하므로, 이 초음파 진동자(11)의 축방향의 중앙 위치에 해당하는 초음파 호른(10)의 양측면에 플랜지(13)가 설치되어 있다. 원환형 간격(33)의 길이 방향 길이는 제6 실시 형태와 마찬가지로 플랜지 부착부의 초음파 호른의 플랜지 폭보다 길게 되어 있다.

본 발명의 제7 실시 형태의 동작은 제6 실시 형태의 동작과 마찬가지로, 응력 중심원(34, 35, 36)의 크기의 차에 의한 굽힘 모멘트에 의해 내경측은 원환형 간격의 방향 쪽으로 직경이 작아지도록 변형하고, 초음파 호른의 외면에서는 이 직경이 작아지는 변형과 압축 하중에 의한 팽창으로 직경이 커지는 방향의 변형이 상쇄되어 외면의 직경은 거의 변화되지 않고, 초음파 호른의 플랜지 부착부의 외주면 전부에 걸쳐 그 변위를 매우 적게 할 수 있다. 이에 의해 실시 형태 4와 동일한 효과를 이룸과 함께, 본 발명의 실시 형태 2와 마찬가지로 초음파 진동자(11)와 플랜지(13)가 동일한 마디에 설치되어 있게 되고, 마디의 위치와 플랜지(13)의 위치의 어긋남에 의해 발생하는 플랜지의 진동을 방지할 수 있다는 효과 및 초음파 진동자(11)가 초음파 호른의 내부에 부착되어 있으므로 구조를 컴팩트하게 할 수 있 으므로, 보다 상하 방향의 진동을 방지할 수 있고, 보다 한층 와이어 전단의 볼 지름의 불량을 방지할 수 있고, 와이어 본딩 장치의 고속화, 반도체 장치의 파인 피치화에 대응할 수 있다는 효과를 이룬다.

<실시예 8>

본 발명의 제8 실시 형태에 대하여 도 14, 15, 16을 참조하면서 설명한다. 본 발명의 제6 실시 형태와 동일한 부분에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 설명은 생략한다. 본 발명의 제8 실시 형태는 와이어 본딩 장치에 사용되는 것으로, 제6 실시 형태와 마찬가지로 초음파 호른(10)에는 그 내부에 구멍(30)이 뚫려 그 중의 동축 상으로 심봉(32)이 초음파 호른 후단부로부터 볼트(31)에 의해 고정되어 있다. 도 14 및 15에 도시한 바와 같이, 이 구멍(30)은 플랜지 중심선 상에서 심봉(32)보다 아주 약간 직경이 크고, 후단부 및 선단부로 갈수록 그 직경이 큰 원추대를 두 개 합한 것 같은 형상을 하고 있다. 한편, 심봉(32)은 균일한 직경의 둥근 봉이므로, 심봉(32)의 외주의 미소한 원환형 간격(33)은 플랜지 중심선 상에서 가장 좁고, 후단부 및 선단부의 방향으로 간격이 커지도록 형성되어 있다. 또한 이 구멍(30)과 심봉(32)과 원환형 간격(33)은 길이 방향으로 플랜지 중심선에 대하여 전후 방향으로 대칭으로 결정되도록 배열되어 있으며, 그 일단은 단면 형상 변경부(24)까지 연장되어 있다. 제6 실시 형태와 마찬가지로 원환형 간격(33)의 축방향 길이는 플랜지부의 초음파 호른의 직경보다 크게 되어 있다.

이러한 형상으로 되어 있기 때문에, 도 15, 16에 도시한 바와 같이, 원환형 간격 후단부의 초음파 호른 단면의 응력 중심원(34) 및 원환형 간격 선단부의 초음 파 호른 단면의 응력 중심원(36)은 모두 플랜지부의 초음파 호른 단면의 응력 중심원(35)보다 직경이 크고, 원환형 간격의 선단부와 후단부의 초음파 호른의 단면의 응력 중심원(36 및 34)을 잇는 원통면보다 플랜지부의 초음파 호른의 단면의 응력 중심원(35)이 내측으로 되어 있다. 그리고, 응력 중심원(34, 35)의 크기의 차 및 응력 중심원(35, 36)의 크기의 차에 의해 발생하는 굽힘 모멘트에 의해 플랜지 중심선 부근에서는 제6 실시 형태의 경우보다 원환형 간격의 방향 쪽으로 보다 직경이 작아지게 변형한다. 초음파 호른의 외면에서는 이 직경이 작아지는 변형과 압축 하중에 의한 팽창으로 직경이 커지는 방향의 변형이 상쇄되어 외면의 직경은 본 발명의 실시 형태 6의 경우보다 더 작아진다.

이로부터, 본 발명의 제8 실시 형태는 제6 실시 형태 이상으로 초음파 호른의 플랜지 부착부의 외주면 전부에 걸쳐 그 변위를 더욱 적게 할 수 있으므로, 제6 실시 형태보다 공진시의 압축 응력에 의한 미소 팽창 변형의 영향이 더 고정 부분에 미치지 못하도록 할 수 있다. 따라서, 제6 실시 형태의 효과에 더하여 추가로 최적의 주파수에서 벗어난 주파수에서 발진하는 등의 초음파 공진에 대한 악영향 및 누설을 방지하고, 본딩의 품질을 향상시키는 효과를 갖는다.

본 발명의 제8 실시 형태는 제6 실시 형태와 마찬가지로 볼트(31)의 전단에 심봉과 동일한 직경, 길이의 돌기 부분을 설치하여 이를 초음파 호른의 후단부로부터 박아넣어 구성할 수도 있고, 도 18에 도시한 바와 같이 볼트(31)의 후단부의 각주 부분(38)에 심봉(32)을 조여붙이고, 그 후에 초음파 진동자(11)를 후단부로부터 너트(37)로 고정하도록 구성할 수도 있다.

<실시예 9>

본 발명의 제9 실시 형태에 대하여 도 17을 참조하여 설명한다. 본 발명의 제7, 제8 실시 형태와 동일한 부분에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 설명은 생략한다. 본 발명의 제9 실시 형태는 제8 실시 형태와 마찬가지로 초음파 호른(10)은 그 내부에 원추대를 두 개 합한 것 같은 형상의 구멍(30)을 가지며, 그 내부에 본 발명의 제5 실시 형태와 마찬가지로 초음파 진동자(11), 심봉(32)이 설치되어 있다.

따라서, 본 발명의 제9 실시 형태는 본 발명의 제8 실시 형태와 마찬가지로 와이어 본딩 장치에 사용되는 것으로, 원환형 간격 후단부의 초음파 호른 단면의 응력 중심원(34) 및 원환형 간격 선단부의 초음파 호른 단면의 응력 중심원(36)은 모두 플랜지부의 초음파 호른 단면의 응력 중심원(35)보다 직경이 크게 되어 있으며, 응력 중심원(34, 35)의 크기의 차 및 응력 중심원(35, 36)의 크기의 차에 의해 플랜지 중심선 부근에서는 제6 실시 형태보다 원환형 간격의 방향 쪽으로 보다 직경이 작아지게 변형한다. 초음파 호른의 외면에서는 이 직경이 작아지는 변형과 압축 하중에 의한 팽창으로 직경이 커지는 방향의 변형이 상쇄되어, 외면의 직경은 본 발명의 제6 실시 형태의 경우보다 변화가 더 작아진다는 효과와 본 발명의 제4, 제7 실시 형태와 마찬가지로 초음파 진동자(11)가 플랜지(13)와 동일한 마디에 설치되어 있기 때문에, 마디의 위치와 플랜지(13)의 위치의 어긋남에 의해 발생하는 플랜지의 진동을 방지할 수 있다는 효과 및 초음파 진동자(11)가 초음파 호른의 내부에 부착되어 있으므로 구조를 컴팩트하게 할 수 있다. 이에 따라 보다 상하 방 향의 진동을 방지할 수 있으므로, 와이어 전단의 볼 지름의 불량을 방지하고, 와이어 본딩 장치의 고속화, 반도체 장치의 파인 피치화에 대응할 수 있다는 효과를 이룬다.

<실시예 10>

본 발명의 제10 실시 형태에 대하여 도 19, 도 20을 참조하면서 설명한다. 도 19는 본 발명의 제10 실시 형태의 초음파 호른(60)의 사시도이고, 도 20은 본 발명의 제10 실시 형태의 초음파 호른(60)의 측면도 및 동작 설명도이다.

도 19에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제10 실시 형태의 초음파 호른(60)은 후단부(65)에 초음파 진동자(11)가 부착되고, 중앙의 하면에는 가공 장치인 툴(61)이 부착되어 있다. 그리고 툴(61)과 선단부(64) 사이 및 툴(61)과 후단부(65) 사이의 상면에는 플랜지(13a, 13b)가 부착되고, 각각의 플랜지는 접속 부재(66)로 접속되어 있다. 초음파 호른(60)의 플랜지(13a, 13b)가 부착되어 있는 부분은 플랜지(13a, 13b) 측에서 툴(61) 쪽으로 만곡되어 있는 만곡부(62)를 가지고 있다. 만곡부(62)의 하면(62c, 62f)은 가장 하측에 만곡되어 있는 플랜지 부착 부분으로 초음파 호른(60)의 하면보다 하측으로 나오지 않도록 만곡부(62)의 양측은 초음파 호른(60)의 하면에서 위 쪽으로 단차져 있다.

도 20(a)는 본 발명의 제10 실시 형태의 측면도로서 그 동작을 나타내고, 도 20(b)는 초음파 진동의 모습을 나타낸 도면이다. 도 20(a)의 파선은 초음파 진동자(11)에 의한 진동이 발생하지 않은 정지 상태를 나타내고, 실선은 초음파 진동자(11)에 의해 후단부(65)로부터 압축력이 걸려 있는 상태에서의 초음파 호른(60)의 변형 상태를 나타내고 있다. 초음파 진동자(11)에 의해 발생한 초음파 진동은 초음파 호른(60)에 세로파의 정재파를 발생시킨다. 이 정재파는 도 20(b)에 도시한 바와 같이 초음파 진동자(11)가 부착되어 있는 초음파 호른의 후단부(65), 초음파가 반사하는 선단부(64) 및 중앙부에서는 전후 방향의 진폭이 큰 복부가 되고, 중앙의 복부에는 툴(61)이 부착되어 있다. 한편, 정재파는 그 전후 방향의 진폭이 거의 없는 마디부(18)를 발생시킨다. 툴(61)의 선단부 측과 후단부 측에는 각각 마디부(18)가 발생하고, 이 마디부(18)의 위치에 플랜지(13a, 13b)가 형성되어 있다. 초음파 진동자(11)가 도 20(a)의 실선으로 도시한 바와 같이 초음파 호른(60)의 후단부(65)에 압축력을 가하는 상태일 때에는, 도 20(a)의 화살표로 도시한 바와 같이 툴(61)과 후단부(65) 사이의 초음파 호른(60)은 정재파에 의해 양측에서 압축 하중을 받는다. 그러면, 먼저 도 4(a)∼도 4(d)에서 설명한 동작 원리와 동일한 원리에 의해 만곡부(62)의 상면(62a, 62b)은 각각 플랜지(13a)의 방향 쪽으로 도 20(b)의 파선에서 실선과 같이 굽힘 변형을 발생시킨다. 또한 만곡부의 하면(62c)은 압축력에 의한 팽창과 만곡부(62) 자체의 하방으로 볼록해지는 굽힘 변형에 의해 도 20(b)의 파선에서 실선과 같이 하방향으로 변위한다. 그러나, 만곡부(62)의 상면의 플랜지(13a)의 부착부는 굽힘 변형에 의한 하방으로의 변위와 팽창에 의한 상방으로의 변위가 상쇄되기 때문에 거의 변위하지 않는다.

한편, 툴(61)과 초음파 호른(60)의 선단부(64) 사이는 상기한 정재파에 의해 반대로 인장 하중을 받는다. 그러면, 상기한 압축 하중의 경우와 반대로, 만곡부(62)의 상면(62d, 62e)은 각각 플랜지(13b)를 중심으로 초음파 호른(60)의 선단부 (64)와 후단부(65) 방향 쪽으로 도 20(b)의 파선에서 실선과 같이 굽힘 변형을 발생시킨다. 또한 만곡부의 하면(62f)은 인장력에 의한 수축과 만곡부(62) 자체의 상방향으로 볼록해지는 굽힘 변형에 의해 도 20(b)의 파선부터 실선과 같이 상방향으로 변위한다. 그러나, 만곡부(62)의 상면의 플랜지(13b)의 부착부는 굽힘 변형에 의한 상방으로의 변위와 수축에 의한 하방으로의 변위가 상쇄되기 때문에 거의 변위하지 않는다.

이와 같이, 본 발명의 제10 실시 형태는 2개의 플랜지(13a, 13b) 모두에 초음파 진동자(11)에 의한 정재파에 의해 발생하는 압축, 인장 응력에 의해서도 초음파 호른(60)과의 부착 위치가 변위되지 않으므로, 공진시의 압축, 인장 응력에 의한 미소 팽창, 수축 변형의 영향이 고정 부분에 미치지 못하도록 할 수 있다. 이에 따라, 최적의 주파수에서 벗어난 주파수에서 발진하는 등의 초음파 공진에 대한 악영향 및 누설을 방지하여 본딩의 품질을 향상시키는 효과를 이룬다. 아울러, 플랜지(13a, 13b)는 충분한 지지 강도를 갖게 되고, 초음파 호른(60)의 진동을 방지할 수 있고, 플립 칩 본딩 장치의 고속화에 대응할 수 있다는 효과를 이룬다.

<실시예 11>

본 발명의 제11 실시 형태에 대하여 도 21을 참조하면서 설명한다. 도 21(a)는 본 발명의 제11 실시 형태의 초음파 호른(60)의 평면도이고, 도 21(b)는 초음파 진동의 모습을 나타낸 도면이다. 이 초음파 호른(60)도 앞의 본 발명의 제10 실시 형태와 마찬가지로 후단부(65)에 초음파 진동자(11)가 부착되어 있으며, 발생한 초음파는 선단부(64)에서 반사되고, 중앙과 선단부(64)와 후단부(65)에 초 음파 진동의 복부(63)가 발생한다. 툴(61)은 중앙의 복부(63)에 배열되어 있다. 그리고 초음파 진동의 마디부(18) 위치의 양측면에 플랜지(13a, 13b)가 형성되어 있다. 초음파 호른 양측의 플랜지(13a, 13b)는 각각 접속 부재(66)에 의해 접속되고, 각각의 접속 부재(66)에는 고정용 구멍(15)이 구비되어 있다. 초음파 호른(60)의 중심축 상의 각각의 플랜지(13a, 13b)의 위치에는 슬릿(22a, 22b)이 각각의 플랜지(13a, 13b)의 중심으로부터 초음파 호른의 선단부(64) 및 후단부(65)의 방향으로 연장되어 배열되어 있다. 초음파 호른(60)의 양측면으로서, 후단부 측의 플랜지(13a)와 후단부(65) 사이에는 플랜지(13a)의 부착부에서 후단부(65) 쪽으로 초음파 호른(60)의 폭이 넓어져 가는 곡면을 갖는 단면 형상 변경부(24a)가 형성되어 있다. 마찬가지로, 초음파 호른(60)의 양측면으로서, 선단부 측의 플랜지(13b)와 선단부(64) 사이에는 플랜지(13b)의 부착부에서 선단부(64) 쪽으로 초음파 호른(60)의 폭이 넓어져 가는 곡면을 갖는 단면 형상 변경부(24b)가 형성되어 있다.

초음파 호른(60)의 동작시의 플랜지(13a, 13b), 슬릿(22a, 22b), 단면 형상 변경부(24a, 24b)의 동작은 앞에서 설명한 본 발명의 제1 실시 형태와 동일하며, 다른 것은 상기한 본 발명의 제10 실시 형태와 마찬가지로 어느 한쪽의 플랜지 부분이 압축 상태가 되어 있을 때 다른 하나의 플랜지 부분은 인장 상태로 되어 있는 것이다. 그러나, 압축 상태, 인장 상태의 어느 상태가 되어도 플랜지(13a, 13b)의 부착 부분은 거의 변위되지 않고, 이에 따른 미소 팽창, 수축 변형의 영향이 장치에 대한 고정 구멍(15)의 위치에 미치지 못하도록 할 수 있으므로, 최적의 주파수에서 벗어난 주파수에서 발진하는 등의 초음파 공진에 대한 악영향 및 누설을 방지 하고, 본딩의 품질을 향상시키는 효과를 이룬다. 아울러, 플랜지(13a, 13b)는 충분한 지지 강도를 갖게 되고, 초음파 호른(60)의 상하 방향의 진동을 방지할 수 있고, 플립 칩 본딩 장치의 고속화에 대응할 수 있다는 효과를 이룬다.

또한 본 실시 형태에서도 본 발명의 제2 실시 형태와 마찬가지로 복수의 슬릿을 설치하도록 하여도 좋다. 또한 본 발명의 제4, 제5 실시 형태와 마찬가지로 플랜지 부분에 초음파 진동자(11)를 부착하도록 하여도 좋고, 초음파 호른(60)의 내부에 배열한 초음파 진동자(11)의 양측에 슬릿(22)을 형성하도록 하여도 좋다. 나아가, 초음파 진동자(11)는 2개의 플랜지(13a, 13b)의 각각의 위치에 부착하여도 좋으며, 어느 하나의 위치에만 부착하도록 하여도 좋다. 초음파 진동자(11)를 초음파 호른(60)의 내부에 부착하는 경우에는, 초음파 진동의 마디부(18)가 플랜지(13)의 중심이 되도록 초음파 진동자(11)의 중앙부를 플랜지(13)의 중심에 일치시켜 배열하는 것이 적합하다. 또한 어느 하나의 플랜지 부분의 내부에만 초음파 진동자(11)를 부착하는 경우에는, 다른 하나의 플랜지 부분에는 하나의 슬릿(22)을 설치하여도 좋고, 복수의 슬릿을 설치하여도 좋다. 이와 같이 초음파 진동자(11)를 초음파 호른(60)의 내부에 부착한 경우에는 본 발명의 상기한 효과에 더하여, 후단부(65)에 초음파 진동자(11)를 설치할 필요가 없어지므로, 초음파 호른(60)의 전체 길이를 짧게 할 수 있고, 플립 칩 본딩 장치를 컴팩트하게 할 수 있다는 효과를 이룬다.

<실시예 12>

본 발명의 제12 실시 형태에 대하여 도 22를 참조하면서 설명한다. 도 22(a)는 본 발명의 제12 실시 형태의 초음파 호른(60)의 부분 측단면도이고, 도 22(b)는 초음파 진동의 모습을 나타낸 도면이다. 이 초음파 호른(60)은 초음파 진동자(11a, 11b)를 초음파 호른(60)의 내부에 배열하여 전체의 길이가 짧아지도록 한 것이다. 초음파 호른(60)은 원통형의 선단부(64)와 후단부(65)를 가지고 있으며, 초음파 진동자(11a, 11b)가 발진하는 초음파 진동에 의한 정재파에 의해 선단부(64)와 후단부(65)와 중앙부에 진폭이 커지는 복부(63)가 발생하고, 중앙부와 각각의 단부 사이에 마디부(18)가 발생하는 길이로 되어 있다. 그리고 마디부(18)의 초음파 호른 외면은 북 형상의 단면 형상 변경부(24)가 형성되어 있고, 외면에는 플랜지(13a, 13b)가 부착되고, 각 플랜지(13a, 13b)는 접속 부재(66)에 의해 접속되어 있다. 초음파 호른(60)의 내부에는 초음파 진동자(11a, 11b)가 그 중심이 플랜지(13a, 13b)의 중심에 일치하는 위치로서, 초음파 호른의 중심축 상에 심봉(32a, 32b)과 볼트(31a, 31b)에 의해 고정되어 있다. 이와 같이 초음파 진동자(11)를 부착함으로써, 초음파 진동의 마디부(18)와 플랜지(13a, 13b)의 중심을 맞추어, 플랜지(13a, 13b)의 진동의 저감을 도모할 수 있다. 초음파 진동자(11a, 11b)의 외면과 초음파 호른(60)의 내면 사이에는 원환형 간격(33a, 33b)이 형성되어 있다. 이 원환형 간격(33a, 33b)은 각각의 플랜지(13a, 13b)의 중심으로부터 선단부(64), 후단부(65)의 방향으로 연장되어 각 플랜지의 중심으로부터 멀어질수록 원환형 간격(33a, 33b)의 폭이 넓어지도록, 각 플랜지의 중심으로부터 멀어질수록 원환형 간격(33a, 33b)의 외경이 커지도록 형성되어 있다.

본 실시 형태의 동작시의 플랜지(13a, 13b), 원환형 간격(33a, 33b), 단면 형상 변경부(24a, 24b)의 동작은 앞에서 설명한 본 발명의 제6 실시 형태와 동일하며, 다른 것은 상기한 본 발명의 제10 실시 형태와 마찬가지로 어느 하나의 플랜지 부분이 압축 상태가 되어 있을 때 다른 하나의 플랜지 부분은 인장 상태가 되어 있는 것이다. 본 실시 형태는 본 발명의 제11 실시 형태와 동일한 효과를 이룸과 함께, 전체를 컴팩트하게 할 수 있다는 효과를 이룬다. 본 실시 형태에서도 초음파 진동자(11)는 어느 하나의 플랜지부에만 배열하고, 다른 하나의 플랜지부는 초음파 진동자(11)를 갖는 측과 동일한 형상의 원환형 간격만을 갖도록 구성할 수도 있다. 본 발명은 전단 또는 중앙에 부착된 가공 장치를 변경함으로써, 와이어 본딩 장치, 플립 칩 본딩 장치 이외의 초음파 접합 장치에도 적용할 수 있다. 또한 전단의 형상을 변경함으로써 초음파를 이용한 외과 수술용 장치 등의 의료용 기기에도 적용할 수 있다.

본 발명은 공진시의 압축 응력에 의한 미소 팽창 변형의 영향이 고정 부분에 미치지 못하도록 하여 최적의 주파수에서 벗어난 주파수에서 발진하는 등의 초음파공진에 대한 악영향 및 누설을 방지하고, 본딩의 품질을 향상시키는 효과를 갖는다. 또한 본 발명은 플랜지 지지 강도를 유지하여 초음파 호른의 상하 방향의 진동을 방지할 수 있다는 효과를 이룬다.

Claims

가공용 장치가 부착되는 선단부와,

상기 선단부보다 굵으며, 초음파 진동자가 부착되는 후단부와,

상기 선단부와 상기 후단부 사이의 양측면의 상기 초음파 진동자에 의해 발생되는 진동의 마디부 위치에 장치 부착용 플랜지가 형성되어 있는 초음파 호른으로서,

상기 부착 플랜지 중심에 대하여 전후로 뻗어서, 상기 초음파 호른의 길이 방향 중심축 상에, 그 길이가 상기 부착 플랜지의 두께 이상인 슬릿이 설치된 슬릿부와,

적어도 그 일부가, 상기 슬릿부의 상기 초음파 호른 외면에 있는 단면 형상 변경부를 가지며,

슬릿 선단부와 후단부의 상기 초음파 호른의 단면의 응력 중심점을 잇는 직선보다 플랜지부의 상기 초음파 호른의 단면의 응력 중심점이 내측에 있는 것을 특징으로 하는 초음파 호른.
가공용 장치가 부착되는 선단부와,

상기 선단부보다 굵은 후단부와,

상기 선단부와 상기 후단부 사이에 있으며 그 내부에 초음파 진동자가 부착되고, 상기 초음파 진동자의 중앙 위치에서 상기 초음파 호른의 양측면에 장치 부착용 플랜지가 형성되어 있는 초음파 호른으로서,

상기 부착 플랜지 중심에 대하여 전후로 연장되어, 상기 초음파 호른의 길이 방향 중심축 상에, 그 길이가 상기 부착 플랜지의 두께 이상인 슬릿이 설치된 슬릿부와,

적어도 그 일부가, 상기 슬릿부의 상기 초음파 호른 외면에 있는 단면 형상 변경부를 가지며,

슬릿 선단부와 후단부의 상기 초음파 호른의 단면의 응력 중심점을 잇는 직선보다 플랜지부의 상기 초음파 호른의 단면의 응력 중심점이 내측에 있는 것을 특징으로 하는 초음파 호른.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 단면 형상 변경부는 플랜지부와 선단부 및 상기 플랜지부와 후단부의 중간부 측면이 각각 또는 그 한쪽이 곡면인 것을 특징으로 하는 초음파 호른.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 슬릿의 선단부측 단부와 후단부측 단부의 양쪽 또는 한쪽의 슬릿 폭은 플랜지부의 슬릿 폭보다 넓은 것을 특징으로 하는 초음파 호른.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 복수의 슬릿이 설치되며, 슬릿 선단부와 후단부의 초음파 호른의 측면측의 상기 슬릿과 상기 초음파 호른 측면 사이의 단면의 응력 중심점을 잇는 직선보다 플랜지부의 상기 초음파 호른의 측면측의 상기 슬릿과 상기 초음파 호른 측면 사이의 단면의 응력 중심점이 내측에 있는 것을 특징으로 하는 초음파 호른.
제 2 항에 있어서, 진동자와 양측의 각 부착용 플랜지 사이에 복수의 슬릿이 설치되며,

슬릿 선단부와 후단부의 초음파 호른의 측면측의 상기 슬릿과 상기 초음파 호른 측면 사이의 단면의 응력 중심점을 잇는 직선보다 플랜지부의 상기 초음파 호른의 측면측의 상기 슬릿과 상기 초음파 호른 측면 사이의 단면의 응력 중심점이 내측에 있는 것을 특징으로 하는 초음파 호른.
가공용 장치가 부착되는 선단부와,

상기 선단부보다 굵으며, 초음파 진동자가 부착되는 후단부와,

상기 선단부와 상기 후단부 사이의 양측면의 상기 초음파 진동자에 의해 발생되는 진동의 마디부 위치에 장치 부착용 플랜지가 형성되어 있는 초음파 호른으로서,

제1 재질로 이루어지는 제1 재료 부분과,

상기 제1 재질보다 영률이 작은 제2 재질로 이루어지는 제2 재료 부분을 가지며,

상기 부착 플랜지 중심에 대하여 전후로 뻗어서 상기 초음파 호른의 길이 방향 중심축 상에 그 길이가 상기 부착 플랜지의 두께 이상인 슬릿이 설치된 제1 재료 부분과,

상기 부착 플랜지 중심에 대하여 전후로 뻗어서 상기 슬릿에 대향하는 초음파 호른 각 외측면에서 슬릿 쪽으로 반원주형으로 형성된 상기 제2 재료 부분을 포함하고,

상기 슬릿 선단부와 후단부의 상기 초음파 호른의 단면의 제1 재료 부분의 응력 중심점을 잇는 직선보다 플랜지부의 상기 초음파 호른의 단면의 제1 재료 부분의 단면의 응력 중심점이 내측에 있는 것을 특징으로 하는 초음파 호른.
가공용 장치가 부착되는 선단부와,

상기 선단부보다 굵으며, 초음파 진동자가 부착되는 원통형의 후단부와,

상기 선단부와 상기 후단부 사이의 양측면의 상기 초음파 진동자에 의해 발생되는 진동의 마디부 위치에 장치 부착용 플랜지가 형성되어 있는 초음파 호른으로서,

상기 부착 플랜지 중심에 대하여 전후 방향으로 뻗어서 상기 초음파 호른의 길이 방향 중심과 동축으로 그 길이가 상기 부착 플랜지의 두께 이상인 원환형 간격이 설치된 원환형 간격부와,

적어도 그 일부가 상기 원환형 간격부의 초음파 호른 외면에 있는 단면 형상 변경부를 가지며,

상기 원환형 간격의 선단부와 후단부의 상기 초음파 호른의 단면의 응력 중심원을 잇는 원통면보다 플랜지부의 상기 초음파 호른의 단면의 응력 중심원이 내측에 있는 것을 특징으로 하는 초음파 호른.
가공용 장치가 부착되는 선단부와,

상기 선단부보다 굵은 후단부와,

상기 선단부와 상기 후단부 사이에 있으며 그 내부에 초음파 진동자가 부착되고, 상기 초음파 진동자의 중앙 위치에서 상기 초음파 호른의 양측면에 장치 부착용 플랜지가 형성되어 있는 초음파 호른으로서,

상기 부착 플랜지 중심에 대하여 전후 방향으로 연장되어, 상기 초음파 호른의 길이 방향 중심과 동축으로, 그 길이가 상기 부착 플랜지의 두께 이상인 원환형 간격이 설치된 원환형 간격부와,

적어도 그 일부가, 상기 원환형 간격부의 초음파 호른 외면에 있는 단면 형상 변경부를 가지며,

상기 원환형 간격의 선단부와 후단부의 상기 초음파 호른의 단면의 응력 중심원을 잇는 원통면보다 플랜지부의 상기 초음파 호른의 단면의 응력 중심원이 내측에 있는 것을 특징으로 하는 초음파 호른.
제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 단면 형상 변경부는 원통형의 플랜지부 외주와 원통형의 후단부 외주를 연결하는 곡면인 것을 특징으로 하는 초음파 호른.
제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 초음파 호른 길이 방향 중심축과 동축 상으로 설치된 중심공과,

상기 중심공과 동축 상으로 배열된 상기 중심공 지름보다 외경 치수가 작은 심봉을 갖는 것을 특징으로 하는 초음파 호른.
제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 초음파 호른 길이 방향 중심축과 동축 상으로 후단부로부터 뚫린 나사부를 갖는 중심공과,

상기 중심공의 나사부에 초음파 호른 후단부 측으로부터 박혀져들어가고, 원환형 간격부의 상기 중심 내경보다 외경이 작은 돌출단 부분을 갖는 고정 나사를 갖는 것을 특징으로 하는 초음파 호른.
제 11 항에 있어서, 초음파 호른 길이 방향 중심축과 동축 상으로 설치된 중심공의 선단부측 단부와 후단부측 단부의 직경은 플랜지부의 상기 중심공의 직경보다 큰 것을 특징으로 하는 초음파 호른.
제 1,2,6,7,8,9 항 중 어느 한 항에 있어서, 플랜지가 일체 가공으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 초음파 호른.
제 2 항 또는 제 9 항에 있어서, 진동자는 초음파 호른 길이 방향 중심축과 동축 상으로 후단부로부터 뚫린 나사부를 갖는 중심공 내에 배열되고,

상기 중심공의 나사부에 상기 초음파 호른 후단부 측으로부터 박혀들어가고, 상기 진동자에 맞닿아 상기 진동자를 고정하는 고정 나사를 갖는 것을 특징으로 하는 초음파 호른.
제 1,2,6,7,8,9 항 중 어느 한 항에 있어서, 와이어 본딩 장치에 사용되는 것을 특징으로 하는 초음파 호른.
초음파 진동자가 부착되는 후단부와,

상기 초음파 진동자에 의해 발생되는 진동의 복부 단이 되는 선단부와,

상기 선단부와 상기 후단부 사이에 있으며, 상기 초음파 진동자에 의해 발생되는 진동의 복부 위치에 부착되는 가공 장치와,

상기 가공 장치의 전후측에서 상기 초음파 진동자에 의해 발생되는 진동의 마디부 위치에 있으며, 상기 가공 장치의 반대측에 형성된 장치 부착용 플랜지를 구비한 초음파 호른으로서,

상기 각각의 부착 플랜지 중심에 대하여 전후로 연장되어 상기 부착 플랜지의 측에서 상기 가공 장치 측 쪽으로 만곡되어 있는 만곡부를 갖는 것을 특징으로 하는 초음파 호른.
초음파 진동자가 부착되는 후단부와,

상기 초음파 진동자에 의해 발생되는 진동의 복부 단이 되는 선단부와,

상기 선단부와 상기 후단부 사이에 있어서, 상기 초음파 진동자에 의해 발생되는 진동의 복부 위치에 부착된 가공 장치와,

상기 가공 장치의 전후측에서 상기 초음파 진동자에 의해 발생되는 진동의 마디부 위치의 양측면에 형성된 장치 부착용 플랜지를 구비한 초음파 호른으로서,

상기 각각의 장치 부착용 플랜지 중심에 대하여 전후로 뻗어서 상기 초음파 호른의 길이 방향 중심축 상에 그 길이가 상기 각각의 부착 플랜지의 두께 이상인 슬릿이 설치된 슬릿부와,

적어도 그 일부가 상기 각각의 슬릿부의 상기 초음파 호른 외면에 있는 단면 형상 변경부를 가지며,

상기 초음파 호른의 단면에 있는 슬릿 선단부와 후단부의 응력 중심점을 잇는 직선보다 상기 초음파 호른의 단면에 있는 플랜지부의 응력 중심점이 내측에 있는 것을 특징으로 하는 초음파 호른.
제 18 항에 있어서, 각각의 상기 부착용 플랜지 중심에 대하여 전후로 연장되어 설치된 각각의 슬릿부는 복수의 슬릿을 가지며, 초음파 호른 측면측 슬릿과 상기 초음파 호른 측면 사이의 단면에 있는 각각의 슬릿 선단부와 후단부의 응력 중심점을 잇는 직선보다 상기 초음파 호른의 측면측 슬릿과 상기 초음파 호른 측면 사이의 단면에 있는 각각의 플랜지부의 응력 중심점이 내측에 있는 것을 특징으로 하는 초음파 호른.
선단부와 후단부 사이에 있으며, 그 내부에 부착된 초음파 진동자와,

상기 선단부와 상기 후단부 사이에 있으며, 상기 초음파 진동자에 의해 발생되는 진동의 복부 위치에 부착된 가공 장치와,

상기 가공 장치의 전후 측에 있으며, 상기 초음파 진동자에 의해 발생되는 진동의 마디부 위치의 양측면에 형성된 장치 부착용 플랜지를 구비하고,

상기 초음파 진동자는 상기 장치 부착 플랜지의 중심에 상기 초음파 진동자의 중앙 위치가 맞도록 배열되어 있는 초음파 호른으로서,

상기 장치 부착용 플랜지 중심에 대하여 전후로 뻗어서 상기 초음파 진동자와 양측면의 장치 부착용 플랜지 사이에 있으며, 그 길이가 상기 부착용 플랜지의 두께 이상인 복수의 슬릿이 설치된 슬릿부와,

적어도 그 일부가 상기 각각의 슬릿부의 상기 초음파 호른 외면에 있는 단면 형상 변경부를 가지며,

초음파 호른의 측면측 슬릿과 상기 초음파 호른 측면 사이의 단면에 있는 각각의 슬릿 선단부와 후단부의 응력 중심점을 잇는 직선보다 상기 초음파 호른의 측면측 슬릿과 상기 초음파 호른 측면 사이의 단면에 있는 플랜지부의 응력 중심점이 내측에 있는 것을 특징으로 하는 초음파 호른.
제 18 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 상기 슬릿의 선단부측 단부와 후단부측 단부의 양쪽 또는 한쪽의 슬릿 폭은 플랜지부의 슬릿 폭보다 넓은 것을 특징으로 하는 초음파 호른.
원통형의 선단부와 원통형의 후단부 사이에 있으며, 그 내부에 부착된 초음파 진동자와,

상기 선단부와 상기 후단부 사이에 있으며, 상기 초음파 진동자에 의해 발생되는 진동의 복부 위치에 부착된 가공 장치와,

상기 가공 장치의 전후 측에 있으며, 상기 초음파 진동자에 의해 발생되는 진동의 마디부 위치에 형성된 장치 부착용 플랜지를 구비하고,

상기 초음파 진동자는 상기 장치 부착용 플랜지의 중심에 상기 초음파 진동자의 중앙 위치가 맞도록 배열되어 있는 초음파 호른으로서,

상기 각각의 장치 부착용 플랜지 중심에 대하여 전후 방향으로 뻗어서 상기 초음파 호른의 길이 방향 중심과 동축으로 그 길이가 상기 각각의 부착용 플랜지의 두께 이상인 원환형 간격이 설치된 원환형 간격부와,

적어도 그 일부가 상기 각각의 원환형 간격부의 초음파 호른 외면에 있는 단면 형상 변경부를 가지며,

상기 초음파 호른의 상기 각각의 원환형 간격의 선단부와 후단부의 응력 중심원을 잇는 원통면보다 상기 초음파 호른의 각각의 플랜지부의 응력 중심원이 내측에 있는 것을 특징으로 하는 초음파 호른.
제 22 항에 있어서, 각각의 상기 원환형 간격의 선단부측 단부와 후단부측 단부의 양쪽 또는 한쪽의 원환형 간격 외경은 플랜지부의 원환형 간격 외경보다 넓은 것을 특징으로 하는 초음파 호른.
제 18,19,20,22,23 항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 상기 단면 형상 변경부는 각각의 상기 플랜지 부착 중심에 대하여 전후로 뻗은 상기 초음파 호른 측면의 어느 한쪽 또는 양쪽의 곡면 부분인 것을 특징으로 하는 초음파 호른.
제 1,2,6,7,8,9,17,18,19,20,22,23 항 중 어느 한 항에 있어서, 플립 칩 본딩 장치에 사용되는 것을 특징으로 하는 초음파 호른.