KR100886878B1 - 전자부품의 본딩 장치 및 전자부품의 본딩 툴 - Google Patents

전자부품의 본딩 장치 및 전자부품의 본딩 툴 Download PDF

Info

Publication number
KR100886878B1
KR100886878B1 KR1020030004073A KR20030004073A KR100886878B1 KR 100886878 B1 KR100886878 B1 KR 100886878B1 KR 1020030004073 A KR1020030004073 A KR 1020030004073A KR 20030004073 A KR20030004073 A KR 20030004073A KR 100886878 B1 KR100886878 B1 KR 100886878B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
horn
vibration
electronic component
shaped portion
bonding
Prior art date
Application number
KR1020030004073A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20030063232A (ko
Inventor
타카하시세이지
히즈쿠리마사후미
Original Assignee
파나소닉 주식회사
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 파나소닉 주식회사 filed Critical 파나소닉 주식회사
Publication of KR20030063232A publication Critical patent/KR20030063232A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100886878B1 publication Critical patent/KR100886878B1/ko

Links

Images

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
    • H01L24/81—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 bump connector
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or adjusting assemblages of electric components
    • H05K13/04—Mounting of components, e.g. of leadless components
    • 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
    • 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
    • H01L24/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • 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
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/36—Electric or electronic devices
    • B23K2101/40—Semiconductor devices
    • 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
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump 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
    • H01L2224/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer 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
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • H01L2224/7525—Means for applying energy, e.g. heating means
    • H01L2224/753—Means for applying energy, e.g. heating means by means of pressure
    • H01L2224/75343—Means for applying energy, e.g. heating means by means of pressure by ultrasonic vibrations
    • H01L2224/75353—Ultrasonic horns
    • H01L2224/75355—Design, e.g. of the wave guide
    • 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
    • H01L2224/81—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 bump connector
    • H01L2224/818—Bonding techniques
    • H01L2224/81801—Soldering or alloying
    • 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
    • H01L2924/01005—Boron [B]
    • 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
    • H01L2924/01006—Carbon [C]
    • 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
    • H01L2924/01013—Aluminum [Al]
    • 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
    • H01L2924/01074—Tungsten [W]
    • 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
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/12—Passive devices, e.g. 2 terminal devices
    • H01L2924/1204—Optical Diode
    • H01L2924/12042—LASER

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

전자부품을 초음파 진동에 의해 본딩하는 본딩 툴은 단부에 진동자가 장착되고, 2개의 리브에 의해 양측에서 지지된 혼의 리브의 중앙 위치에 아래쪽으로 돌출된 凸형상부를 설치하고, 凸형상부의 돌출단을 전자부품에 당접하는 접합 작용부로 하며, 진동자를 구동하여 혼에 세로 진동을 부여함으로써, 이 세로 진동에 기인하여 발생되는 혼의 상하 방향의 신축 진동의 위상이 凸형상부에 발생하는 굽힘 진동의 위상과 동위상으로 되도록 하여, 접합 작용부의 측단부에서의 신축 진동의 변위를, 굽힘 진동에 의한 변형 변위에 의해 상쇄하는 것이다.
기판, 전자부품, 본딩 장치, 본딩 툴

Description

전자부품의 본딩 장치 및 전자부품의 본딩 툴{ELECTRONIC COMPONENT BONDER AND BONDING TOOL}
도 1은 본 발명의 실시예의 전자부품의 본딩 장치의 정면도.
도 2a는 본 발명의 실시예의 전자부품의 본딩 툴의 사시도.
도 2b는 본 발명의 실시예의 전자부품의 본딩 툴의 부분 상하 반전 사시도.
도 3은 본 발명의 실시예의 전자부품의 본딩 툴의 정면도.
도 4는 본 발명의 실시예의 전자부품의 본딩 툴의 凸형상부의 확대 정면도.
도 5a 내지 5d는 본 발명의 실시예의 전자부품의 본딩 툴의 진동 부여시의 변형 상태의 설명도.
도 6은 본 발명의 실시예의 전자부품의 본딩 툴의 진동 계측의 설명도.
본 발명은 범프(bump)가 부착된 전자부품 등의 전자부품을 기판의 전극 등의 피접합면에 본딩하는 전자부품의 본딩 장치 및 전자부품의 본딩 툴에 관한 것이다.
전자부품을 기판의 전극 등의 피접합면에 본딩하는 방법으로서, 초음파 압접(壓接)을 이용하는 방법이 알려져 있다. 이 방법은 전자부품을 피접합면에 대 하여 가압하면서 전자부품에 초음파 진동을 부여하고, 접합면을 미소하게 진동시켜 마찰을 일으키게 함으로써 접합면을 밀착시키는 것이다. 이 방법에 이용되는 본딩 툴은 진동 발생원(發生源)인 초음파 진동자의 진동을 전자부품으로 전달시키는 가늘고 긴 형상의 봉형체의 혼(horn)을 갖고 있고, 이 혼의 접합 작용부에 의해 전자부품에 하중과 진동을 작용시키면서 전자부품을 피접합면에 압착하여 본딩하도록 하고 있다.
이 접합 작용부는 일반적으로 혼 내에서 가장 진폭이 큰 피크에 상당하는 부분에, 다른 전자부품 등과의 간섭을 회피하기 위해 혼으로부터 돌출된 凸형상부의 단부에 설치된다. 그리고, 혼을 통해 이 凸형상부로 전달되는 진동(세로 진동)에 의해 굽힘 진동이 발생되고, 전자부품과의 당접면에서의 진폭이 확대되어, 전자부품이 본딩되도록 되어 있다.
그러나, 크기가 큰 전자부품에 대하여 상기 본딩 툴을 적용하는 경우에는 다음과 같은 상태 불량이 발생된다. 즉, 상술한 凸형상부의 굽힘 진동에 있어서는 당접면과 평행한 방향(수평 방향)의 변위뿐만 아니라, 당접면에 대해 직교하는 방향(상하 방향)의 변위가 발생된다. 그리고, 이 변위는 상기 접합 작용부의 전자부품과의 당접면의 폭 치수가 크게 됨과 더불어 증대되기 때문에, 크기가 큰 전자부품을 대상으로 하는 본딩 툴에서는 상기 상하 방향의 변위를 무시할 수 없는 크기로 된다.
그 결과, 본딩 과정에서 전자부품에 수평 방향의 변위뿐만 아니라 상하 방향의 하중이 반복해서 작용하여, 전자부품에 손상을 주는 원인으로 되었다. 이와 같 이, 종래의 본딩 툴은 진동을 유효하게 이용하고자 하면, 본딩시의 부품 손상을 초래할 우려가 있다는 문제점이 있었다.
전자부품에 하중과 진동을 작용시키면서 전자부품을 피접합면에 압착하는 전자부품의 본딩 장치로서: 고정부에 의해 양측에서 지지된 가로로 긴 혼; 혼에 대해 혼의 길이 방향을 따른 제 1 방향으로 세로 진동을 부여하는 진동자; 고정부의 대략 중앙 위치에 상기 혼으로부터 제 1 방향과 거의 직교하는 제 2 방향으로 돌출되어 설치된 凸형상부; 凸형상부의 돌출단에 설치되어 전자부품에 당접하는 접합 작용부를 포함하는 전자부품에 당접하는 본딩 툴과, 본딩 툴을 전자부품에 가압하는 가압 수단을 포함하며, 세로 진동에 기인하여 발생하는 혼의 제 2 방향의 신축 진동의 진동 파형의 위상이 세로 진동에 기인하여 돌출부에 발생되는 굽힘 진동의 진동 파형의 위상과 동일 위상이 되도록 한 것을 특징으로 하는 전자부품의 본딩 장치가 제공된다.
본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 실시예의 전자부품의 본딩 장치의 정면도, 도 2a는 실시예의 전자부품의 본딩 툴의 사시도, 도 2b는 실시예의 전자부품의 본딩 툴의 부분 상하 반전 사시도, 도 3은 실시예의 전자부품의 본딩 툴의 정면도, 도 4는 실시예의 전자부품의 본딩 툴의 凸형상부의 확대 정면도, 도 5a 내지 5d는 실시예의 전자부품의 본딩 툴의 진동 부여시의 변형 상태의 설명도, 도 6은 실시예의 전자부품의 본딩 툴의 진동 계측의 설명도이다.
우선, 도 1을 참조하여 전자부품의 본딩 장치의 전체 구조를 설명한다. 지지 프레임(1)은 그 앞면에 제 1 승강판(2)과 제 2 승강판(3)이 자유롭게 승강하도록 설치된다. 제 1 승강판(2)에는 실린더(4)가 장착되고, 그 로드(5)는 제 2 승강판(3)에 결합된다. 제 2 승강판(3)에는 본딩 헤드(10)가 장착된다. 지지 프레임(1)의 상면에는 Z축 모터(6)가 설치된다. Z축 모터(6)는 수직한 이송 나사(7)를 회전시킨다. 이송 나사(7)는 제 1 승강판(2)의 배면에 설치된 너트(8)에 나사 결합된다. 따라서, Z축 모터(6)가 구동하여 이송 나사(7)가 회전하면, 너트(8)는 이송 나사(7)를 따라 상하로 이동하고, 제 1 승강판(2)이나 제 2 승강판(3)도 상하로 이동한다.
도 1에 있어서, 상면이 전자부품의 피접합면인 기판(46)은 기판 홀더(47) 위에 놓여지고, 기판 홀더(47)는 테이블(48) 위에 놓여진다. 테이블(48)은 가동 테이블로서, 기판(46)을 X방향이나 Y방향으로 수평으로 이동시켜, 기판(46)을 소정의 위치에 위치 결정한다. 테이블(48)은 전자부품(40)에 대하여 기판(46)을 상대적으로 이동시키는 위치 결정 수단으로 된다.
카메라(42)는 단일축 테이블(43)에 장착된다. 렌즈통(44)은 카메라(42)로부터 전방으로 연장된다. 카메라(42)를 단일축 테이블(43)을 따라 전진시켜, 쇄선으로 나타낸 바와 같이 렌즈통(44)의 선단부를, 본딩 툴(14)의 하면에 흡착하여 유지된 범프 부착의 전자부품(40)과 기판(46) 사이에 위치시키고, 그 상태로 전자부품(40)과 기판(46)의 위치를 카메라(42)로 관찰한다.
인식부(53)는 카메라(42)로 촬상된 전자부품(40)이나 기판(46)의 화상을 인식하여, 이들의 위치를 검출한다. 주 제어부(50)는 모터 구동부(51)를 통해 Z축 모터(6), 즉 본딩 헤드(10)의 승강 동작을 제어하고, 테이블 제어부(52)를 통해 테이블(48), 즉 기판(46)의 위치 결정을 행한다. 또한, 주 제어부(50)는 인식부(53)에 의해 검출된 전자부품(40)과 기판(46)의 위치로부터 수평면내에서의 양자의 위치 차이를 연산하고, 이 위치 차이를 보정하도록 테이블(48)을 구동한다. 더욱이, 주 제어부(50)에는 하중 제어부(54)와 흡인 장치(56)가 접속된다.
가압 수단으로서의 실린더(4)는 하중 제어부(54)를 통해 주 제어부(50)에 접속되고, 실린더(4)의 로드(5)의 돌출력, 즉 본딩 툴(14)로 전자부품(40)의 범프를 기판(46)에 가압하는 가압 하중이 제어된다. 흡인 장치(56)는 주 제어부(50)로부터의 지령에 의해 본딩 툴(14)에 의한 전자부품(40)의 흡인·흡인 해제를 행한다. 진동자(17)는 초음파 진동자 구동부(55)를 통해 주제어부(50)에 접속되어, 주 제어부(50)로부터의 지령에 따라 진동자(17)가 초음파 진동자 구동부(55)에 의해 구동됨으로써, 본딩 툴(14)에는 초음파 진동이 부여된다. 이 때, 본딩 툴(14)의 진동은 공진 상태로 되어, 진동자(17)로 인가되는 전압과 전류의 위상차는 거의 0으로 된다.
본딩 헤드(10)의 본체(11)의 하단부에는 홀더(12)가 결합된다. 홀더(12)에는 블록(13)이 장착되고, 블록(13)에는 본딩 툴(14)이 고정된다. 블록(13)의 측부의 돌출부(13a)는 흡인 장치(56)에 접속된다. 돌출부(13a)에는 흡착 패드(19)가 설치되고, 후술하는 바와 같이 흡착 패드(19)가 혼(15)에 당접함으로써, 흡인 장치(56) 에 의해 전자부품(40)의 흡착 유지를 할 수 있도록 한다.
이하, 도 2a, 도 2b, 도 3을 참조하여 본딩 툴(14)에 대해 설명한다. 도 2a는 위쪽으로부터 대각선으로 본, 블록(13)으로부터 분리된 상태의 본딩 툴(14)의 사시도이고, 도 2b는 본딩 툴(14)을 상하 반전한 상태의 혼(15)을 부분적으로 나타낸다. 또한, 도 3은 본딩 툴(14)의 정면도와 함께 진동자(17)에 의해 혼(15)에 유기되는 정재파 진동의 진폭 그래프를 나타낸다.
도 2a에 나타낸 바와 같이, 본딩 툴(14)은 가로로 긴 혼(15)을 주체로 한다. 혼(15)은 금속재료(예를 들어, 스테인레스, 알루미늄, 티탄 등) 등으로 이루어지고, 높이 치수(H), 폭 치수(W)의 직사각형 단면을 갖는 봉의 형상체로 되며, 혼(15)의 일방측의 측단부에는 진동자(17)가 장착된다. 또한, H 또는 W는 혼의 길이 방향을 따라 치수를 연속적으로 또는 단계적으로 변화시켜도 무방하다. 이것에 의해, 진동 부여 수단에 의해 부여되는 진동을 혼(15)에서 확대·축소하는 조정이 가능하게 된다. 진동자(17)를 구동함으로써, 혼(15)의 길이 방향을 따른 제 1 방향(화살표(a) 방향)으로 세로 진동이 부여된다. 따라서, 진동자(17)는 혼(15)의 길이 방향을 따른 제 1 방향으로 진동을 부여하는 진동 부여 수단으로 된다.
혼(15)의 양측면(15b)에는 각각 리브(15c)가, 혼(15)과 일체적으로 2개소씩 중심으로부터 동등하게 배치되어 설치된다. 2개의 리브(15c) 사이의 치수는 진동 성분을 고정하는 것에 의한 진동의 감쇠를 극소로 하기 위하여, 진동자(17)에 의해 부여되는 세로 진동의 반파장(L/2)에 동일하게 되도록 설정된다(도 3을 참조). 또한, 이 치수는 진동의 감쇠를 허용할 수 있는 범위이면 무방하고, 반드시 L/2에 동 일하게 되지 않아도 무방하다.
리브(15c)는 혼(15)으로부터 외측에 돌출되어 설치되고, 리브(15c)에 설치된 체결 구멍(15d)에 볼트(도시 생략)를 삽입하여 블록(13)에 체결함으로써, 혼(15)은 블록(13)에 양측에서 지지된 상태로 고정된다. 즉, 4개의 (2쌍의) 리브(15c)는 혼(15)을 블록(13)에 고정하는 고정부로 된다.
이 혼(15)의 고정에 있어서, 4개의 리브(15c)를 혼(15)의 중심점에 관해 대칭으로 배치하기 때문에, 본딩 툴(14)을 블록(13)에 균형있게 고정할 수 있고, 또한 가압 수단으로부터 혼(15)에 부하된 하중을 균형있게 지지할 수 있다. 또한, 리브(15c)의 개수는 4개로 한정되지 않고, 예를 들어 혼(15)의 노트(knot) 위쪽에 2개 설치하여도 무방하다. 목적은 혼(15)에 부하된 하중을 균형있게 지지할 수 있으면 무방하고, 그 한정에 있어서 리브의 개수는 몇 개이어도 무방하다. 또한, 체결 구멍(15d)에 볼트를 삽입하여 체결한 상태에서 볼트가 혼(15)의 하면으로부터 돌출되지 않는 구조로 되어, 본딩시에 기판상의 전자부품 등과의 간섭을 일으키지 않게 고정할 수 있도록 된다.
2쌍(4개)의 리브(15c)의 대략 중앙 위치에는 凸형상부(30)가, 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향(화살표 b 방향)으로 돌출되어 형성된다. 凸형상부(30)의 재질은 혼(15)과 동일 재질인 쪽이 혼(15)과 일체적으로 형성할 수 있어 바람직하지만, 다른 재질이어도 무방하다. 다른 재질의 경우는 혼(15)의 재질과의, 밀도, 영률(Young's modulus) 및 푸아송비의 차를 고려하여 凸형상부(30)의 형상·치수를 설정한다.
凸형상부(30)의 돌출단부에는 접합 대상의 전자부품(40)에 당접하는 접합 작용부(31)가 설치된다. 접합 작용부(31)에 전자푸품(40)이 당접한 상태에서, 본딩 툴(14)에 가압 하중을 작용시킴으로써, 전자부품(40)의 범프는 기판(46)으로 가압된다. 그리고, 이 상태에서 진동자(17)를 구동하여 혼(15)에 세로 진동을 부여함으로써, 전자부품(40)은 기판(46)에 하중과 진동에 의해 압착된다. 이 때, 凸형상부(30)는 4개의 리브(15c)의 중앙에 위치하기 때문에, 큰 가압 하중을 필요로 하는 대형 부품을 대상으로 하는 경우에 있어서도 균일한 가압 상태가 실현된다.
도 2b에 나타낸 바와 같이, 접합 작용부(31) 하면의 접합 작용면(31a)에는 흡착 구멍(31b)이 형성된다. 흡착 구멍(31b)은 도 3에 나타낸 바와 같이, 혼(15)의 내부에 형성된 흡인로(16a, 16b)를 통해, 혼(15)의 상면(15a)에 개구된 흡인 구멍(도 2a를 참조; 16c)에 연통된다.
본딩 툴(14)이 블록(143)에 고정된 상태에서, 돌출부(13a)에 설치된 흡착 패드(19)가 혼(15)의 상면(15a)에 당접함으로써(도 1 참조), 흡착 구멍(31b)은 흡인로(16a, 16b) 및 흡인 구멍(16c)을 통해 흡착 패드(19)와 연통된다. 따라서, 흡착 패드(19)에 접속된 흡인 장치(도 1을 참조; 56)를 구동하여 공기를 흡인함으로써, 흡착 구멍(31b)으로부터 진공 흡인하고, 접합 작용면(31a)에 전자부품(40)을 진공 흡착하여 유지할 수 있다. 즉, 凸형상부(30)는 전자부품(40)을 기판(46)에 대해 가압함과 동시에, 전자부품(40)의 상면에 당접하여 전자부품(40)을 흡착하여 유지하는 흡착자로서의 기능을 겸유한다.
또한, 혼(15)의 길이 방향의 凸형상부(30)의 반대측에는 凸형상부(30)와 거의 동일 형상으로 돌출된 진동 밸런스부(32)가 설치된다. 진동 밸런스부(32)의 재질은 혼(15)과 동일 재질인 쪽이 혼(15)과 일체적으로 형성할 수 있어 바람직하지만, 다른 재질이어도 무방하다. 다른 재질의 경우는 혼(15)의 재질과의, 밀도, 영률 및 푸아송비의 차를 고려하여 진동 밸런스부(32)의 형상·치수를 설정한다. 진동 밸런스부(32)는 본딩 툴(14)에서 주로 질량 균형을 유지함으로써, 혼(15)의 상하의 진동 균형을 유지하기 위하여 설치되고, 혼의 두께 방향으로 관통하여 설치된 관통 구멍(32a)의 위치·형상·크기에 의해 균형 양을 조정할 수 있도록 된다. 이 진동 밸런스부(32)에 의해, 혼(15)의 진동 분포 및 질량 분포는 제 1 방향의 중심축에 대하여 거의 대칭으로 되어, 균일한 진동 전달이 확보된다.
다음에, 혼(15)의 진동 특성에 대해 설명한다. 초음파 진동자 진동부(55)에 의해, 진동자(17)를 혼(15)에 따른 적절한 주파수(혼(15)을 공진 상태로 하는 주파수이면 무방하지만, 바람직하게는 40kHz 이상 70kHz 이하이고, 더욱이 60kHz 정도이면 전자부품을 본딩하는데 바람직하다)로 구동하여 제 1 방향의 세로 진동을 혼(15)에 부여하여 공진 상태를 만듬으로써, 혼(15)에는 도 3의 그래프에 나타낸 바와 같은 정재파 진동이 발생된다.
즉, 혼(15)의 정재파 진동에 있어서, 리브(15c)의 위치는 수평 방향의 변위가 거의 없는 개소로 되어, 리브(15c)의 중심에 위치하는 凸형상부(30)의 위치는 수평 방향의 진폭이 최대로 되는 피크에 상당한다. 또한, 凸형상부(30)의 위치는 이 정재파 진동의 피크 위치에 일치하는 것이 바람직하지만, 혼(15)을 고정하는 리 브(15c)의 거의 중앙에 위치하는 한도에 있어서는, 정재파 진동의 피크 위치로부터 다소 차이가 나도 무방하다.
그리고, 凸형상부(30)의 진동은 접합 작용면(31a)을 통해 전자부품(40)으로 전달된다. 이 전자부품(40)으로의 진동 전달에 있어서는 진동자(17)에 의해 혼(15)에 부여된 세로 진동뿐만 아니라, 후술하는 바와 같이 혼(15)의 세로 진동에 의해 凸형상부(30)로 유기(誘起)되는 굽힘 진동이 중첩되어 전달된다.
다음에, 도 4를 참조하여 凸형상부(30)의 상세한 형상에 대해 설명한다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 혼(15)의 하면에는 소정의 돌출 높이 치수(D), 근본 폭 치수(B1)의 凸형상부(30)가 형성된다. 凸형상부(30)는 근본 폭 치수(B1)보다도 접합 작용부(31)가 설치되는 돌출단 폭 치수(B2)의 쪽이 작은 테이퍼(tapered) 형상으로 되고, 돌출단 폭 치수(B2)는 접합 대상으로 되는 전자부품(40)의 크기에 따라 결정된다.
凸형상부(30)의 형상을 상기와 같이 테이퍼 형상으로 설정함으로써, 본딩시에 凸형상부(30)와, 기판(46) 위에 이미 실장된 부품의 간섭을 회피할 수 있다. 또한, 접합 작용부(31)와 돌출단 폭 치수(B2)만을 대상으로 하는 전자부품에 맞춰 가공함으로써, 기본 형상·치수를 갖는 본딩 툴(14)을 많은 종류의 전자부품에 공통으로 사용할 수 있다.
그리고, 돌출 높이 치수(D), 근본 폭 치수(B) 및 돌출단 폭 치수(B2)는 후술하는 바와 같이 혼(15)의 높이 치수(H)와 폭 치수(W)의 조합에 의해 결정된다. 실시예에 나타낸 치수 설정예에서, 근본 폭 치수(B1)는 2쌍(4개)의 리브(15c) 사이에 배치되기 때문에, 반파장(L/2)보다도 작게 되도록 설정된다. 그리고, 凸형상부(30)의 근방에서의 혼(15)의 높이 치수(H)와 관련해서는 근본 폭 치수(B1)의 쪽이 높이 치수(H)보다도 크게 되도록 하고, 더욱이 높이 치수(H)가 돌출 높이 치수(D)보다도 크게 되는 치수 설정이 선택된다.
凸형상부(30)의 돌출단에 설치된 접합 작용부(31)는 대상으로 하는 전자부품의 크기에 맞춰 제작된 판 형상 부품을 凸형상부(30)에 납땜, 볼트 체결 등의 방법으로 접합·체결하여 고정한 구성으로 된다. 판 형상 부품의 고정 방법으로서, 납땜으로 하면 강고하고 안정적으로 고정할 수 있고, 볼트 체결을 채용하면 그 착탈을 용이하게 행할 수 있다. 또한, 판 형상 부품의 재질로서, 내마모성이 우수한 경질의 소재(예를 들어, 초경합금)를 이용함으로써, 본딩 툴(14)의 부품 수명을 연장할 수 있도록 된다. 물론, 전자부품(40)에 당접하는 접합 작용부(31)를 凸형상부(30)와 일체로 설치하여도 무방하다.
또한, 접합 작용부(31)를 凸형상부(30)에 대해 자유롭게 착탈하고, 더욱이는 凸형상부(30)를 혼(15) 본체에 대해 자유롭게 착탈하도록 설치하여도 무방하다. 이것에 의해, 마모 부분만을 교환할 수 있어, 본딩 툴(14)의 부품 수명을 더 연장할 수 있다.
다음에, 도 5a 내지 5d를 참조하여, 상기와 같은 형상·치수의 凸형상부(30)가 설치된 본딩 툴(14)의 진동 부여시의 변형 상태에 대해 설명한다. 도 5a에 나타낸 바와 같이, 2쌍(4개)의 리브(15c)에 의해 혼(15)을 양측에서 지지하고, 이들 2위치가 고정된 상태에서, 혼(15)의 좌측단에 장착된 진동자(17)를 구동함으로써, 혼(15)에는 상반하는 화살표(c, d) 방향으로의 변위가 교대로 반복되는 세로 진동이 전달된다.
이 진동 부여에 의해, 혼(15)이 수평 방향으로 진동하는 상태에서, 진동자(17)에 의해 부여되는 변위가 화살표(c) 방향과 같이 우측으로의 변위일 때에는, 도 5b에 나타낸 바와 같이 혼(15)은, 외형적으로는 혼(15) 전체가 제 1 방향을 따라 우측으로 조금 이동함과 동시에, 혼(15)의 내부에서는 우측과 좌측에서 다른 변형 거동을 나타낸다. 즉, 리브(15c)의 위치에서 혼(15)이 고정되기 때문에, 혼(15)의 좌측 절반에서는 리브(15c)의 위치를 향하여 양측으로부터 압축하는 방향의 변형이 발생된다.
또한, 선단부가 자유단으로 되는 우측 절반에서는 리브(15c)의 위치를 양측으로부터 인장(引長)하는 방향의 변형이 발생된다. 이 때, 혼(15)의 중심 위치(15e)는 좌측으로 변위되고, 따라서 접합 작용부(31)는 좌측으로 수평 변위된다.
이 혼(15)에 발생되는 제 1 방향의 압축 변형, 인장 변형에 의해 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향에는 혼(15)의 재질에 고유의 푸아송비에 따른 신축 변위를 발생시킨다. 이 제 2 방향의 신축 변위는 혼(15)의 중심 위치에서는 변위가 거의 0이고, 혼(15)의 고정 위치인 리브(15c)의 위치에서 신축 변위가 최대로 되는 분포로 된다. 이것에 의해, 접합 작용부(31)의 제 1 방향을 따른 양측 단부(도 5a에 나타낸 A점, B점)에 대응하는 위치에서, 압축·인장의 방향이 항상 반대인 신축 변위(△H(a), △H(b))가 발생된다.
그리고, 진동자(17)로부터 혼(15)에 부여되는 진동 변위의 방향이 역전됨으로써, 신축 변위(△H(a), △H(b))의 방향도 역전된다. 즉, 진동자(17)에 의해 혼(15)에 부여되는 세로 진동에 기인하여, 혼(15)에는 제 2 방향의 신축 진동이 발생된다. 또한, 혼(15)의 대칭성이 유지되는 경우에는 신축 변위(△H(a), △H(b))의 절대값의 크기는 거의 동일하게 된다.
도 5c는 이 세로 진동에 의해 凸형상부(30)로 유기되는 굽힘 진동에 의한 변위를 나타낸다. 도 5b에 나타낸 타이밍은 전술한 바와 같이, 혼(15)의 중심 위치(15e)가 세로 진동에 의해 좌측으로 변위된 상태이고, 이 때 중심 위치(15e)에는 이 변위를 반대 방향으로 되돌리는 방향(우측 방향)의 가속도(화살표(e))가 작용된다. 그리고, 이 우측 방향의 가속도가 부여됨으로써, 凸형상부(30)와 혼(15) 사이에는 혼(15)으로의 가속도 방향과 반대측으로의 관성력(화살표(f)), 및 f와 반대 방향(우측 방향)으로의 복원력이 작용한다. 또한, 복원력은 凸형상부(30)의 변형에 의해 발생된다.
이 관성력과 복원력에 의해, 凸형상부(30)에는 굽힘 모멘트(M)가 작용하여, 凸형상부(30)의 하면을 도 5c와 같이 변위시키는 굽힘 변형이 발생한다. 그리고, 혼(15)의 세로 진동에 의한 교번 가속도(alternating acceleration)가 작용함으로써, 이 관성력과 복원력은 세로 진동과 동일한 진동 주파수로 凸형상부(30)에 작용하여, 凸형상부(30)로 강제 진동을 유기하는 기진동력(vibromotive force)으로 된다.
즉, 진동자(17)에 의해 혼(15)에 부여되는 세로 진동에 기인하여, 凸형상부(30)에는 상기 기진동력이 작용한다. 그리고, 이 기진동력에 의해, 凸형상부(30)는 혼(15)에 고정단을 갖고 접합 작용부(31)를 자유단으로 하는 캔틸레버로서의 진동 특성으로 진동하여, 혼(15)으로부터 전달되는 진동에 의해 유기된 굽힘 진동에 의해 자유단이 진동한다. 이것에 의해, 凸형상부(30)의 접합 작용부(31)에는 혼(15)의 길이 방향을 따르는 제 1 방향의 변위뿐만 아니라, 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향의 변위를 갖는 진동이 유기되어, 전술한 측단부(A, B)에는 상하 방향의 변위(△D(a), △D(b))가 발생된다.
여기서, 도 4에 나타낸 바와 같이 돌출 높이 치수(D)는 근본 폭 치수(B1)와 비교하여 작게 되도록 凸형상부(30)의 돌출 형상·치수가 설정되기 때문에, 凸형상부(30)의 굽힘 진동의 고유 진동수는 매우 높다. 따라서, 진동자(17)에 의해 부여되는 기진동력에 의해 凸형상부(30)로 유기되는 굽힘 진동(강제 진동)에 있어서는 凸형상부(30)는 진동자(17)의 세로 진동에 동기된 진동 거동을 나타낸다.
이 때문에, 혼(15)의 세로 진동에 기인하여 발생하는 제 2 방향으로의 신축 진동의 진동 파형의 위상은 이 세로 진동에 기인하여 凸형상부(30)에 발생하는 굽힘 진동의 진동 파형의 위상과 항상 동위상(도 6에 나타낸 화살표(v1, v2) 방향을 정방향으로 하여 위상을 비교한 경우)으로 하는 것이 가능하게 된다. 즉, 도 5b, 도 5c에 각각 나타낸 변형은 항상 동기되어 발생된다. 따라서, 진동자(17)를 구동하여 혼(15)의 진동이 정상 상태에 있을 때의 접합 작용부(31)의 변형 상태는 도 5d에 나타낸 바와 같이 도 5b, 도 5c를 중합시킨 변형 상태로 표시된다.
그리고, 혼(15)에 발생하는 신축 변위(△H(a), △H(b))와, 凸형상부(30)의 굽힘 진동에 의한 변위(△D(a), △D(b))는 접합 작용부(30)의 측단부(A, B)에서 항상 교대로 상쇄되는 방향으로 발생하기 때문에, 도 5d에 나타낸 바와 같이 본딩시의 접합 작용면(31a)의 상하 방향(제 2 방향)의 변위는 크게 저감된다.
이 상하 방향의 변위는 본딩시에 초음파 접합에 기여하지 않을 뿐만 아니라, 전자부품에 대하여 수직으로 작용하여 손상 발생의 요인으로 되지만, 상술한 바와 같이 세로 진동에 기인하여 발생되는 혼(15)의 상하 방향의 신축 진동에 의한 측단부(A, B)에서의 변위를, 이 세로 진동에 기인하여 凸형상부(30)에 발생하는 굽힘 진동에 의한 측단부(A, B)의 상하 방향의 변위에 의해 상쇄함으로써, 상하 방향의 변위를 극소로 할 수 있다. 따라서, 본딩시의 전자부품으로의 손상을 방지함과 동시에, 진동자(17)의 진동을 유효하게 이용할 수 있다.
여기서, 본딩 툴(14)의 각 부분 형상·치수를 결정할 때에는 전술한 혼(15)의 신축 변위(△H(a), △H(b))나, 굽힘 진동에 의한 凸형상부(30)의 변위(△D(a), △D(b))의 크기를 정량적으로 평가한 후에 세부 설정을 행하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 접합 작용면(31a)의 상하 방향의 변위 저감 목적을 보다 효과적으로 달성하는 것이 가능하게 된다.
진동자(17)에 의해 부여되는 진동 변위에 의해 발생되는 신축 변위는, 진동 강도가 일정하면 혼(15)의 제 1 방향에 수직한 단면의 단면적(높이 치수(H)×폭 치수(W))에 의해 결정된다. 또한, 凸형상부(30)의 굽힘에 의한 변위는 굽힘 모멘트(M)의 크기(凸형상부(30)에 작용하는 관성력의 크기와 관성력의 합력이 작용하는 작용점 위치에 의해 결정된다)나 凸형상부(30)의 역학적 강성에 의존하고, 모 두 凸형상부(30)의 돌출 형상·치수·재질에 의해 결정된다.
따라서, 혼(15)의 제 1 방향에 수직한 단면에서의 혼(15)의 단면 형상·치수를 나타내는 높이 치수(H) 및 폭 치수(W)와, 돌출부(30)의 돌출 형상·치수를 나타내는 근본 폭 치수(B1), 돌출단 폭 치수(B2) 및 돌출 높이 치수(D)의 조합을 적절하게 설정함으로써, 혼(15)의 세로 진동에 기인하여 발생하는 제 2 방향으로의 신축 진동의 진동 파형의 위상을, 이 세로 진동에 기인하여 凸형상부(30)에 발생하는 굽힘 진동의 진동 파형의 위상과 항상 동위상으로 할 수 있고, 또한 신축 진동에 의한 측단부(A, B)에 대응하는 위치에서의 신축 변위(△H(a), △H(b))의 절대값과, 굽힘 진동에 의한 측단부(A, B)에서의 굽힘 진동에 의한 변위(△D(a), △D(b))의 절대값이, 대응하는 각 위치에서 각각 거의 동일하게 되도록 할 수 있다. 따라서, 전술한 신축 진동에 의한 변위를 굽힘 진동에 의한 변위에 의해 상쇄할 때에, 서로 반대 방향의 변위에 의해 거의 완전하게 상하 방향의 변위를 제거할 수 있어, 보다 효과적인 상쇄 결과를 얻을 수 있다.
상기 각 부분 형상·치수와, △H(a), △H(b), △D(a), △D(b)의 상관 관계를 구하기 위해서는 유한 요소법 등의 수치 해석법과, 실물의 본딩 툴의 변위를 계측하여 얻어진 실측 결과를 참조하는 방법을 조합하는 것이 바람직하다. 이와 같은 상세한 형상·치수 설정을 행함으로써, 접합 작용면(31a)의 상하 방향의 변위가 거의 없는 이상적인 수평 진동을 얻을 수 있다.
다음에, 도 6을 참조하여 상술한 바와 같은 형상·치수 설정이 행해진 본딩 툴(14)의 진동 상태를 실측한 결과에 대해 설명한다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 혼(15)에 세로 진동을 부여한 상태에서, 혼(15) 하면의 凸형상부(30)의 근본 근방의 상하 방향의 진동(v1)과, 접합 작용부(31)의 측단부에서의 수평 방향의 진동(v2) 및 상하 방향의 진동(v3)을 계측 대상으로 하였다.
이 진동 계측에서는 레이저 진동계를 이용하여, 상술한 3개의 계측 위치에 레이저를 조사하여, 진동 상태를 나타내는 파형을 취득하였다. 그리고, 이들 파형을 기준 파형(여기서는 혼(15)으로 진동을 부여하는 진동자(17)의 인가 전압을 기준 파형으로서 이용)과 비교함으로써, 각 계측 대상 부위의 진동의 진동 파형의 위상을 비교할 수 있다. 이 진동 계측에 의하면, v1과 v2의 진동의 진동 파형은 동위상인 것, 즉 v1 방향 및 v2 방향을 각각 정방향으로 하여 동일차원의 진동 파형의 위상(즉, 진동의 속도 파형끼리 또는 진동 변위 파형끼리의 위상)을 비교한 경우에 있어서, 동위상인 것이 확인되었다. 또한, v2와 v3의 진동 파형을 비교한 결과, v3의 진폭은 v2의 진폭의 10% 이하이고, 접합 작용부(31)의 상하 방향의 변위가 크게 저감되는 것이 확인되었다.
본 발명에 의하면, 진동자에 의해 혼에 부여된 세로 진동에 기인하는 혼의 접합 작용부의 측단부에서의 제 2 방향으로의 신축 변위를 이 세로 진동에 기인하는 凸형상부의 굽힘 진동에 의한 제 2 방향으로의 변위에 의해 상쇄함으로써, 전자부품에 당접하는 접합 작용부의 상하 방향의 변위를 매우 작게 억제할 수 있어, 전자부품으로의 손상을 발생시키지 않고 진동을 효율적으로 이용할 수 있다.

Claims (4)

  1. 전자부품에 하중과 진동을 작용시키면서 상기 전자부품을 피접합면에 압착하는 전자부품의 본딩 장치로서:
    고정부에 의해 양측에서 지지된 금속 재료로 이루어진 가로로 긴 혼과, 상기 혼에 대해 혼의 길이 방향을 따른 제1 방향으로 세로 진동을 부여하는 진동자와, 상기 고정부의 중앙 위치에 상기 혼으로부터 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 돌출되어 설치된 凸형상부와, 상기 凸형상부의 돌출단에 설치되어 상기 전자부품에 당접하는 접합 작용부를 갖는 본딩 툴;
    상기 본딩 툴을 상기 전자부품에 가압하는 가압 수단을 포함하고,
    상기 세로 진동에 기인하여 발생되는 상기 혼의 제2 방향의 신축 진동의 진동파형의 위상이 상기 세로 진동에 기인하여 상기 凸형상부에 발생하는 굽힘 진동의 진동 파형의 위상과 동일 위상이 되도록, 상기 혼의 제1 방향에 수직하는 단면에서의 단면 형상 및 치수에 있어서, 상기 凸형상부의 돌출 높이 치수(D) 및 근본 폭 치수(B1)와 상기 혼의 높이 치수(H)와 상기 세로 진동의 1/2 파장(L/2)이, D < H < B1 < L/2 의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 전자부품의 본딩 장치.
  2. 전자부품에 하중과 진동을 작용시키면서 상기 전자부품을 피접합면에 압착하는 전자 부품의 본딩 장치로서:
    고정부에 의해 양측에서 지지된 금속 재료로 이루어진 가로로 긴 혼과, 상기 혼에 대해 혼의 길이 방향을 따른 제1 방향으로 세로 진동을 부여하는 진동자와, 상기 고정부의 중앙 위치에 상기 혼으로부터 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 돌출되어 설치된 凸형상부와, 상기 凸형상부의 돌출단에 설치되어 상기 전자부품에 당접하는 접합 작용부를 갖는 본딩 툴;
    상기 본딩 툴을 상기 전자부품에 가압하는 가압 수단을 포함하고,
    상기 세로 진동에 기인하여 발생되는 상기 혼의 제2 방향의 신축 진동에 의한 상기 접합 작용부의 제1 방향을 따른 양측 단부에서의 변위가, 상기 세로 진동에 기인하여 상기 凸형상부에 발생하는 굽힘 진동에 의한 상기 양측 단부의 제2 방향으로의 변위에 의해 상쇄되도록, 상기 혼의 제1 방향에 수직하는 단면에서의 단면 형상 및 치수에 있어서, 상기 凸형상부의 돌출 높이 치수(D) 및 근본 폭 치수(B1)와 상기 혼의 높이 치수(H)와 상기 세로 진동의 1/2 파장(L/2)이, D < H < B1 < L/2 의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 전자부품의 본딩 장치.
  3. 전자부품에 하중과 진동을 작용시키면서 상기 전자부품을 피접합면에 압착하는 전자 부품의 본딩 툴로서:
    고정부에 의해 양측에서 지지된 금속 재료로 이루어진 가로로 긴 혼; 상기 혼에 대해 혼의 길이 방향을 따른 제1 방향으로 세로 진동을 부여하는 진동자; 상기 고정부의 중앙 위치에 상기 혼으로부터 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 돌출되어 설치된 凸형상부; 상기 凸형상부의 돌출단에 설치되어 상기 전자부품에 당접하는 접합 작용부를 갖고,
    상기 세로 진동에 기인하여 발생되는 상기 혼의 제2 방향의 신축 진동의 진동 파형의 위상이 상기 세로 진동에 기인하여 상기 凸형상부에 발생하는 굽힘 진동의 진동 파형의 위상과 동일 위상이 되도록, 상기 혼의 제1 방향에 수직하는 단면에서의 단면 형상 및 치수에 있어서, 상기 凸형상부의 돌출 높이 치수(D) 및 근본 폭 치수(B1)와 상기 혼의 높이 치수(H)와 상기 세로 진동의 1/2 파장(L/2)이, D < H < B1 < L/2 의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 전자부품의 본딩 툴.
  4. 전자부품에 하중과 진동을 작용시키면서 상기 전자부품을 피접합면에 압착하는 전자 부품의 본딩 툴로서:
    고정부에 의해 양측에서 지지된 금속 재료로 이루어진 가로로 긴 혼; 상기 혼에 대해 혼의 길이 방향을 따른 제1 방향으로 세로 진동을 부여하는 진동자; 상기 고정부의 중앙 위치에 상기 혼으로부터 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 돌출되어 설치된 凸형상부; 상기 凸형상부의 돌출단에 설치되어 상기 전자부품에 당접하는 접합 작용부를 갖고,
    상기 세로 진동에 기인하여 발생되는 상기 혼의 제2 방향의 신축 진동에 의한 상기 접합 작용부의 제1 방향을 따른 양측 단부에서의 변위가, 상기 세로 진동에 기인하여 상기 凸형상부에 발생하는 굽힘 진동에 의한 상기 양측 단부의 제2 방향으로의 변위에 의해 상쇄되도록, 상기 혼의 제1 방향에 수직하는 단면에서의 단면 형상 및 치수에 있어서, 상기 凸형상부의 돌출 높이 치수(D) 및 근본 폭 치수(B1)와 상기 혼의 높이 치수(H)와 상기 세로 진동의 1/2 파장(L/2)이, D < H < B1 < L/2 의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 전자부품의 본딩 툴.
KR1020030004073A 2002-01-21 2003-01-21 전자부품의 본딩 장치 및 전자부품의 본딩 툴 KR100886878B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002011364A JP3788351B2 (ja) 2002-01-21 2002-01-21 電子部品のボンディング装置および電子部品のボンディングツール
JPJP-P-2002-00011364 2002-01-21

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20030063232A KR20030063232A (ko) 2003-07-28
KR100886878B1 true KR100886878B1 (ko) 2009-03-04

Family

ID=19191661

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020030004073A KR100886878B1 (ko) 2002-01-21 2003-01-21 전자부품의 본딩 장치 및 전자부품의 본딩 툴

Country Status (4)

Country Link
US (1) US6743331B2 (ko)
JP (1) JP3788351B2 (ko)
KR (1) KR100886878B1 (ko)
TW (1) TW578246B (ko)

Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3952959B2 (ja) * 2002-02-25 2007-08-01 株式会社村田製作所 超音波ホーンおよびこの超音波ホーンを用いた超音波接合装置
JP3914097B2 (ja) * 2002-06-10 2007-05-16 Ｔｄｋ株式会社 ボンディングツール、および電子部品の接合装置
WO2004113826A2 (en) * 2003-06-19 2004-12-29 Zygo Corporation Compensation for imperfections in a measurement object and for beam misalignments in plane mirror interferometers
WO2006041984A2 (en) * 2004-10-06 2006-04-20 Zygo Corporation Error correction in interferometry systems
JP2006135249A (ja) * 2004-11-09 2006-05-25 Fujitsu Ltd 超音波実装方法およびこれに用いる超音波実装装置
JP4303673B2 (ja) * 2004-11-30 2009-07-29 富士通株式会社 共振器、超音波ヘッド及びそれを用いた超音波接合装置
JP4626292B2 (ja) * 2004-12-17 2011-02-02 日本電気株式会社 超音波ホーンとこれを用いたボンディング装置
JP4583190B2 (ja) * 2005-01-28 2010-11-17 富士通株式会社 共振器、超音波接合ヘッド及び超音波接合装置
WO2006102234A2 (en) * 2005-03-18 2006-09-28 Zygo Corporation Multi-axis interferometer with procedure and data processing for mirror mapping
US9486955B2 (en) * 2006-05-08 2016-11-08 Dukane Ias, Llc Ultrasonic press using servo motor with delayed motion
US8052816B2 (en) * 2006-05-08 2011-11-08 Dukane Corporation Ultrasonic press using servo motor with delayed motion
US7438210B2 (en) * 2006-06-30 2008-10-21 T.A. Systems Inc. Ultrasonic welder having motor drive assembly integrated with transducer housing
KR100837734B1 (ko) * 2006-08-01 2008-06-13 (주)창조엔지니어링 초음파를 이용한 솔더볼 본딩방법
JP4564548B2 (ja) * 2008-04-28 2010-10-20 株式会社アルテクス 超音波振動接合用共振器とそれを支持する支持装置
JP5313751B2 (ja) * 2008-05-07 2013-10-09 パナソニック株式会社 電子部品装着装置
KR101046591B1 (ko) * 2009-02-16 2011-07-05 한국과학기술원 전자 부품 접합에 사용되는 진동 에너지 인가 장치
JP5491081B2 (ja) * 2009-06-22 2014-05-14 株式会社アルテクス 超音波振動金属接合用共振器
KR101060429B1 (ko) 2009-11-05 2011-08-29 서울과학기술대학교 산학협력단 초음파 혼 및 이를 구비하는 플립칩 접합 장치
KR100985481B1 (ko) * 2010-04-14 2010-10-05 (주)에스이피 Ｌｅｄ 백라이트 모듈
JP5426762B2 (ja) * 2010-05-20 2014-02-26 パナソニック株式会社 ボンディングツール、電子部品装着装置、およびボンディングツールの製造方法
JP4880055B2 (ja) * 2010-06-04 2012-02-22 株式会社新川 電子部品実装装置及びその方法
EP2457683A1 (de) * 2010-11-25 2012-05-30 Telsonic Holding AG Torsionales Schweissen
JP6064388B2 (ja) * 2012-06-28 2017-01-25 澁谷工業株式会社 ボンディングヘッド
JP5967545B2 (ja) * 2013-02-21 2016-08-10 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電子部品ボンディングツール
KR102073189B1 (ko) * 2013-04-04 2020-02-04 삼성에스디아이 주식회사 이차전지용 용접혼
DE102013103887A1 (de) * 2013-04-17 2014-10-23 Schunk Sonosystems Gmbh Ultraschallschweißvorrichtung
US9136243B2 (en) 2013-12-03 2015-09-15 Kulicke And Soffa Industries, Inc. Systems and methods for determining and adjusting a level of parallelism related to bonding of semiconductor elements
DE112015006985B4 (de) * 2015-09-29 2023-10-12 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation Ultraschallvibrationsverbindungsgerät
CN108135568B (zh) * 2015-10-08 2021-11-26 梅约医学教育与研究基金会 用于利用持续换能器振动进行超声弹性成像的系统和方法
CN210429751U (zh) * 2018-09-11 2020-04-28 Pyxis Cf私人有限公司 半导体器件贴片装置及用于对准多个半导体器件的机构
SG11202011801TA (en) * 2018-11-20 2020-12-30 Link Us Co Ltd Ultrasonic joining apparatus
US11697172B2 (en) * 2019-09-05 2023-07-11 Ohio State Innovation Foundation Systems and methods for joining and repair using ultrasonic additive manufacturing with a contoured sonotrode
US11794285B2 (en) * 2021-07-28 2023-10-24 GM Global Technology Operations LLC Method and apparatus for welding an aluminum alloy

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55128841A (en) 1979-03-27 1980-10-06 Marine Instr Co Ltd Ultrasonic drive device
JPH11265914A (ja) 1998-03-17 1999-09-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd ボンディングツールおよびボンディング装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3078231B2 (ja) * 1995-08-22 2000-08-21 株式会社アルテクス 超音波振動接合装置
JP3041242B2 (ja) * 1996-06-28 2000-05-15 株式会社アルテクス 超音波振動用共振器の支持装置
JP2915350B2 (ja) * 1996-07-05 1999-07-05 株式会社アルテクス 超音波振動接合チップ実装装置
JP3215084B2 (ja) * 1998-04-28 2001-10-02 株式会社アルテクス 超音波振動接合用共振器
JP3290632B2 (ja) * 1999-01-06 2002-06-10 株式会社アルテクス 超音波振動接合装置
TW460345B (en) 1999-08-02 2001-10-21 Arutekusu Kk Joining device by ultrasonic vibration
JP3487264B2 (ja) * 2000-07-06 2004-01-13 松下電器産業株式会社 電子部品のボンディング装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55128841A (en) 1979-03-27 1980-10-06 Marine Instr Co Ltd Ultrasonic drive device
JPH11265914A (ja) 1998-03-17 1999-09-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd ボンディングツールおよびボンディング装置

Also Published As

Publication number Publication date
US6743331B2 (en) 2004-06-01
KR20030063232A (ko) 2003-07-28
JP2003218164A (ja) 2003-07-31
TW200302526A (en) 2003-08-01
TW578246B (en) 2004-03-01
US20030136523A1 (en) 2003-07-24
JP3788351B2 (ja) 2006-06-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100886878B1 (ko) 전자부품의 본딩 장치 및 전자부품의 본딩 툴
US6877648B2 (en) Ultrasonic horn, and ultrasonic bonding apparatus using the ultrasonic horn
KR101049248B1 (ko) 본딩 장치 및 본딩 툴
JP4303673B2 (ja) 共振器、超音波ヘッド及びそれを用いた超音波接合装置
JP4301246B2 (ja) 電子部品のボンディング装置および電子部品のボンディングツール
JP4423166B2 (ja) 電子部品の超音波実装方法および超音波実装装置
JPH11265914A (ja) ボンディングツールおよびボンディング装置
JP2004349655A (ja) ボンディングヘッドおよびこれを備えたボンディング装置
JP3374856B2 (ja) 電子部品のボンディング装置
JP2002043377A (ja) 超音波振動接合用ツール
JP3687642B2 (ja) 電子部品のボンディング装置およびボンディングツール
JP3575420B2 (ja) 電子部品のボンディング装置およびボンディングツール
JPH11307597A (ja) 電子部品のボンディングツールおよびボンディング装置
JP3480468B2 (ja) 電子部品のボンディングツール
JPH1154540A (ja) ボンディング装置
JP3491634B2 (ja) 電子部品のボンディングツール
JP3882686B2 (ja) 電子部品のボンディング装置およびボンディングツール
JPH1052767A (ja) 超音波振動接合装置
JP2000260824A (ja) 電子部品のボンディングツールおよびボンディング装置
JPH11307598A (ja) 電子部品のボンディングツールおよびボンディング装置
JP2002329753A (ja) 電子部品のボンディング装置
JP2002329751A (ja) 電子部品のボンディングツール
JP2002329750A (ja) 電子部品のボンディングツール
JP2002359265A (ja) 電子部品のボンディングツール
JP2003179102A (ja) 電子部品のボンディングツールおよびボンディング装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130130

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140204

Year of fee payment: 6

LAPS Lapse due to unpaid annual fee