TW302315B - - Google Patents

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TW302315B
TW302315B TW085107370A TW85107370A TW302315B TW 302315 B TW302315 B TW 302315B TW 085107370 A TW085107370 A TW 085107370A TW 85107370 A TW85107370 A TW 85107370A TW 302315 B TW302315 B TW 302315B
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TW
Taiwan
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vibration
ultrasonic
welding
load
vibration amplitude
Prior art date
Application number
TW085107370A
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English (en)
Inventor
Yukiharu Akiyama
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Description

申請案mi年ji修f年丨 --_!ζ_L ^~^丨 五、發明説明（ι ) 本發明係關於利用超音波接合法在半導體裝置之金靥 電極端子上接合（Banding)連接線之超音波接合方法及 超音波接合裝置。 在超L S I等半導體裝置中，必須利用接合法在設置 於半導體裝置之基板上一定部位之許多金屬電極端子上接 合連接線。這種接合法通常係利用超音波接合裝置進行之 超音波溶接法。這種超音波接合法係利用接合法在半導體 裝置之基板金屬電極端子上接合連接線時，主要一方面施 加振動頻率6 0 0 KHz之超音波或振動頻率1 2 0 KH z之超音波，同時進行球型接合或楔形接合之方法。 通常係採用一方面利用超音波熔接裝置施加振動頻率 6 0 0 KH z之振動頻率，同時利用球型接合法在金靥電 極端子上接合連接線之方法。進行這種超音波接合時，通 常係使用接合工具前端之振動振幅最大爲5 p m以上之超-音波接合裝置。在使用該超音波接合裝置時，最好利用以 直徑2 5 至3 8 之金線做爲連接線，在將連接部 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) (工作件）之溫度預加熱至2 0 0 °C以上之狀態下進行超 音波接合。此時，爲了進行高强度超音波接合，將接合工 具前端之振動振幅設定爲2 至3 &quot;m。 習用之利用超音波接合方法之其他接合裝置係一方面 利用超音波接合裝置施加振動頻率1 2 0 KHz之超音波 ，同時利用楔形接合法在金屬電極端子上接合連接線之裝 置。進行這種超音波接合時，接合工具前端之振動振幅係 設定在最大4 μ m左右。在使用這種超音波接合裝置時， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 30^315 五、發明说明（2 ) 爲了進行高强度超音波接合，與上述一般之接合裝e相同 ，接合工具前端之振動振幅係設定在2 〃 m至3 a/ m左右 0 習用之超音波接合方法中之超音波接合之原理係在使 成爲固體狀態之2種接合材料，亦即構成連接線之金靥材 料，例如金線，與構成金屬電極端子之金靥材料，例如结 電極端子接觸後，由金線與鋁金屬端子所構成之2種金靥 材料之間同時施加摩擦振動。如此去除附著於2種金屬材 料表面接合部分之接合阻礙物質及氧化薄膜等，同時使各 金靥材料密接成原子間隔水平，使各金屬材料間發生金屬 接合，進行所需之接合。 通常設在超L S I等半導體裝置上之金屬電極端子， 亦即鋁電極端子之構造係在矽製半導體基板上設置厚度數 百A至一千數百A之二氧化矽（S i 〇2 )絕綠膜，在該 二氧化矽絕緣膜上設置厚度數千A至數a ιώ之鋁合金膜。 在這種鋁電極端子上，配合鋁合金膜之種類在鋁合金膜中 澱積矽。由於矽之澱積，在鋁電極端子上形成矽塊。 經濟部中央標準局員工消費合作社印焚 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 利用球型接合法以超音波接合在該鋁電極端子上接合 金線等連接線時，係以超音波接合裝置將形成於金線端部 之球型部壓接於鋁電極端子，將該球型部强力的壓接於鋁 m極端子表面同時進行摩擦振動而進行超音波接合。超音 波接合時，在壓接球型部之鋁合金膜內部，鋁合金膜與二 氧化矽絕緣膜之邊界部分施加强大之剪斷應力及內部應變 。當剪斷應力及內部應變之大小分別超過一定界限値時， 本紙张尺度適用中國國家標隼（CNS ) Λ4現格（210X297公釐） A7 B7 νϋ/C^ j 5 五、發明説明（3 ) 二氧化矽絕緣膜中可能發生微小龜裂，甚至在矽製半導體 基板上發生龜裂。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在二氧化矽絕緣膜及矽製半導體裝置上發生龜裂時， 若在鋁合金膜中已形成矽塊（不規則之球粒），則以金球 壓接鋁電極端子時發生之剪斷應力集中於矽塊之周邊部。 因此，即使進行摩擦振動時之壓接力較小，或在低負載條 件下，二氧化矽絕緣膜中非常容易發生微小龜裂。其他若 二氧化矽絕緣膜之厚度小於一定厚度，或在二氧化矽絕緣 膜下方形成異種材料層而成爲多層構造時，則與上述情況 相同，即使進行摩擦振動時之壓接力小，或在低負載條件 下，二氧化矽絕緣膜中非常容易發生微小龜裂。當二氧化 矽絕緣膜上發生微小龜裂時，該微小龜裂可能引起使球型 接合發生剝落之大龜裂。若半導體裝置之基板材料係由砷 化鎵（GaAs )或銦化磷（I n P)等較脆之材料所構 成時，則在進行超音波接合時減小進行摩擦振動時之壓接 力，仍可能發生深達半導體基板之大龜裂。 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 如此，習用之超音波接合方法中，設在半導體裝置之 基板上之二氧化矽絕緣膜可能發生龜裂，喪失半導體裝置 所需要之各種特性，使得半導體裝置失去其可靠性，及降 低良品率。 本發明之目的爲提供一種以超音波接合法在設Β於半 導體基板上金屬電極端子接合連接線時，可減少金屬電極 端子下部發生之物理性損傷之裝置。 本發明中，以超音波接合法在設置於半導體基板上之 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐) ~ 經濟部中央標準局員工消費合作社印装 A7 ___B7 五、發明説明（4 ) 金屬電極端子上接合連接線時，將接合裝置之接合工具前 端之振動振幅設定爲金屬電極端子之膜厚尺寸以下，而且 將振動頻率設定爲7 0 KHz以上。 本發明中，超音波接合裝置之超音波振動子係採用壓 電元件，當施加於該壓電元件之输入電力爲0 . 0 0 1( W) . 0 (W)之範圍時，而接合工具前端之無
負載時之振動振幅A(#m)爲AS4E·e (16/3 )次方，輸入電力E爲1.0 (W)Ο .0 (W )之範圍時，該振動振幅A(#m)爲Α客4 (//m)。 最好在接合時之接合荷重爲1 0 N(NewtDn)以內時，將 接合工具前端之振動振幅設定爲無負載時之振動振幅A( vm)之1/2以上。此外，將超音波振動子所產生之機 械式振動頻率設定爲1 0 0 KHz以上，使接合工具前端 之無負軚時之振動振幅A(#m)與振動頻率f (KHz )可滿足 ^og A^-0.31Xi〇g f 2 + 1 . 4 1 4之關係。 依照本發明，因爲將接合工具前端之振動振幅設定爲 金屬電極端子之膜厚尺寸以下之小振幅，而且將其振動頻 率設定爲已知之振動頻率6 0 KHz以上之7 0 KHz， 故極少對金屬電極端子及其下側之絕緣膜及半導體基板等 產生大剪斷應力及壓力應變，可大幅度的減小發生微龜裂 或龜裂等微小物理性損傷之機會。因此，可防止經過超音 波接合後半導體裝置之各種特性之劣化。此外，若將接合 工具前端之振動振幅設定爲金屬電極端子之膜厚尺寸之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4规格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝· 訂 302315 A7 B7 五、發明説明（5 ) 1 / 2以下，則可完全消除微龜裂或龜裂等微小物理性損 傷之發生。 在進行超音波接合時，若只減小接合裝置之接合工具 前端之振動振幅，則接合金靥電極端子與金屬線所需之摩 擦能量變成不足，變成球型接合時所需之球型部之剪斷强 度0 . 3N以下。然而，本發明中，因爲將振動頻率設定 爲高於已知頻率，故可補償超音波接合時之投入能量之不 足，可在如上述之良好狀態下進行超音波接合。 依照本發明，當做爲超音波振動子之壓電元件之輸入 電壓E在0.001客ESI.0 (W)之範圍內時，接 合工具前端之無負載時之振動振幅A成爲4 E · e ( 16/3)次方（#m)，當輸入電力E爲1 . OSES 1 0 . 0 (W)之範圍內時，上述振動振幅A變成AS4 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) (^ m )，因此，大剪斷應力及壓力應變不會施加於金靥 電極端子及其下側之絕緣膜及半導體基板上，可大幅度的 減小發生龜裂及發生微小龜裂等微小物理性損傷之機會。 因此，可防止進行超音波接合後，半導體裝置之各種特性 發生劣化。
此時，若在接合時之接合荷重爲1 ON以內時，將接 合工具前端之振動振幅選定爲無負載時之振動振幅A( Am)之1/2以上，或將超音波振動子所產生之機械式 振動設定爲1 0 0 KHz以上之超音波頻率，使接合工具 前端之振動成爲無負載時之振動振幅A (〃 m )與振動頻 率f (KHz)之間可滿足j?〇g A ^ - 0 . 3 1 X 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS &gt; Λ4現格（2丨0&gt;&lt;297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印策 A7 B7五、發明説明（6 ) J2 〇 g f 2 + 1 . 4 1 4之關係，則可更促進上述作用 ，可大幅度的減小微龜裂或龜裂等微小之物理性損傷，可 防止經過超音波接合後半導體裝e發生各種特性之劣化。 以下參照圖式說明本發明之實施例。 第1圖爲實施本發明之超音波熔接方法時之超音波熔 接部分之要部結構斷面圖。 第1圖中，1爲矽基板（半導體基板），2爲二氧化 矽絕緣膜，3爲鋁矽銅（A5 — S i _Cu )合金金靥電 極端子（以後簡稱合金電極端子），4爲保護用表面穗定 化膜，5爲金製連接線，5 a爲連接線，5 b爲球型部， 6爲超音波熔接裝置（未圇示）之毛細管工具（熔接工具 )，6 a爲連接線支持孔。 在半導體裝置之矽基板1上側設置二氧化矽絕緣膜2 。二氧化矽絕緣膜2上側分別設有合金電極端子3及保護 用表面穩定化膜4。保護用表面穗定化膜4係設在除了合 金電極端子3之電極露出部以外之全部矽基板1上披覆在 其上面。連接線5係由直徑爲一定之連接線5 a，及設在 其一端向直徑大於連接線部5 a之球型部5 b所構成。超 音波熔接裝置之毛細管工具6中央設有連接線支持孔6 a ，連接線5之連接線部5 a插通於該連接線支持孔6 a， 而且被支持成球型部5 b位於合金電極端子3側之狀態。 本實施例中，進行超音波熔接時，先在常溫狀態下或 將接合領域加熱至2 0 0°C之溫度之狀態下，將支持著連 接線5之連接線部5 a之毛細管工具6定位在合金電極端 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨Ο X 297公釐） 經濟部中央標準扃員工消费合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2IOX297公釐） A7 B7 五、發明説明（7 ) 子3上，使連接線5之球型部5 b接觸合金電極端子3表 面。然後，在毛細管6上施加超音波振動使毛細管工具6 前端振動，在施加超音波振動之狀態下將毛細管工具6前 端壓接於合金電極端子3上，以球型部5 b在合金電極端 子3表面施加荷重。此時，因爲正在進行超音波振動之球 5 b被Μ接，故合金電極端子3中，構成合金電極端子3 之鋁矽銅（Aj? — S i _Cu )合金與構成球型部5 b之 金之間形成金屬接合。因此，可進行所需之熔接，以超音 波熔接法將連接線5牢固的熔接在合金電極端子3上。 此時，本實施例之超音波熔接方法所採用之連接線5 係例如連接線部5 a之直徑爲3 0 ，球型部5 b之直 徑爲6 5 之連接線。假設合金電極端子3之膜厚Η爲 〇 . 8A/m，則施加於毛細管工具6前端之超音波振動爲 ，例如假設其振動頻率及振動輸出電力分別爲1 8 0 KHz及0.1W時，選定爲其振動振幅小於膜厚尺寸Η 之0 · 3只m 。 以下說明本實施例之超音波熔接法中，將施加於毛細 管工具6前端之超音波振動之振動頻率及振動振幅選定在 上述數値之技術根據。 首先，在習用之超音波熔接裝置中，將連接線部5 a 之直徑爲3 0 之金製連接線5在將熔接接合領域加熱 之狀態下以超音波熔接法熔接於合金電極端子3時，當超 音波頻率選定爲6 0 KHz時，施加於毛細管工具6之超 音波振動係選定在無負載時之振幅成爲2 //m至3 之 -10 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝· 訂 A7 B7
經濟部中央橾準局負工消費合作社印製 五、發明説明（8 ) 數値，而在將超音波頻率選定爲1 2 0 KHz時，則選定 爲使無負載時之振幅成爲1 μ m至2 μ m以上之數値。 習知之超音波熔接裝置選定這種數値之理由如下。在 溶接時，因爲毛細管工具6之負載增加，故毛細管工具6 前端之振動振幅衰減，使得超音波熔接時之連接線5之接 合强度降低。爲了防止這種接合强度之降低，通常係在進 行超音波熔接而毛細管工具6之負載增大時，將施加於毛 細管工具6之輸入條件選定爲較大値，以便使毛細管工具 6前端之振動振幅可維持一定値。 然而，將施加於毛細管工具6之輸入條件設定爲較大 値時，因爲在超音波熔接之初期階段時之毛細管工具6之 負載小，故毛細管工具6前端之振動振幅變成過大。如此 大之振動振幅施加於超音波熔接接合後，較大之壓力施加 於熔接接合領域下側，對合金電極端子3及二氧化矽絕綠-膜及矽基板1造成物理性損傷。而且，假設合金電極端子 3上形成有矽塊時，較大之局部壓力施加於矽塊附近部分 ，大幅度的增加造成上述物理性損傷之機會。 第2圖爲在超音波熔接時，投入接合領域之能置（輸 入使毛細管工具6進行超音波振動之超音波振動子之電力 )，毛細管工具6前端之振動振幅，與進行超音波熔接時 之接合强度之關係圖。 第2圖中，縱軸表示以&quot;m表示之毛細管工具6前端 之振動振幅，橫軸表示投入接合領域之能置（輸入振動子 之電力）。特性曲線A爲表示接合狀態是否良好之範圍之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x297公釐）-11 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 裝- 訂 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210〆297公釐） 302315 a7 B7 五、發明説明（9 ) 分界線，特性曲線B爲表示產生於合金電極端子3下側之 物理性損傷等之容許範圍之分界線，特性曲線C爲表示超 音波熔接裝置A之振動特性之直線，特性曲線D爲表示超 音波熔接裝SB之振動特性之直線。 依照本發明之發明人之硏究，毛細管工具6前端之振 動振幅，投入熔接接合領域之能量，與熔接接合强度成爲 如第2圖所示之關係。亦即，在超音波熔接時，如特性曲 線A所示，產生所需熔接接合强度之條件爲v投入熔接接 合領域之能量愈大，毛細管工具6前端之振動振幅之數値 可愈小（特性曲線A之上側領域）。如特性曲線（B)所 示因超音波熔接而造成之物理性損傷，在毛細管工具6前 端之振動振幅超過某一數値後急速的增大（特性曲線B之 上側部分）。在超音波振動之振動頻率不同之2個超音波 熔接裝置A，B (振動頻率之大小關係爲A&lt;B )之間， 若其周圍條件成爲一定，則如特性曲線C，D所示，輸入 超音波振動子之電力（投入熔接接合領域之能量）具有一 定之關連性。2個超音波熔接裝置A，B之毛細管工具6 前端之振動振幅亦與輸入超音波振動子之輸入電力之增大 成比例的，平行的增大。此時，因爲熔接裝置之特性曲線 愈靠近第2圖之右側愈變成寬大，故在2個超音波熔接裝 置A，B之特性曲線，可產生良好之熔接接合强度之條件 領域（特性曲線A，B間之條件領域）之振動頻率愈髙愈 佳。 基於上述觀點，本發明中之超音波熔接裝置之條振動 -12 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝- -β A7 ___B7 五、發明説明（l〇 ) 特性係將毛細管工具6前端之振動振幅選定爲習用超音波 熔接裝置中之毛細管工具6前端之振動振幅之數分之一至 數十分之一以下之數値，而將超音波振動之振動頻率選定 爲高於習用超音波熔接裝置中之超音波振動之振動頻率。 具體言之，將毛細管工具6前端之振動振幅選定爲合金電 極端子3之膜厚尺寸Η以下之數値，並且將振動頻率選定 爲70ΚΗΖ以上。 第3圓爲根據輸入超音波熔接裝置之超音波振動子之 電力，與熔接工具前端在無負載時之振動振幅Α之關係， 計算上述本發明之超音波熔接方法及下述本發明之超音波 熔接裝置所需之條件領域之特性圖。 第3圖中，橫軸爲以瓦特（W)表示之輸入超音波振 動子之馕力E，縱軸爲以# m表示之熔接工具前端在無負 載時之振動振幅A。圖中，以傾向右下方之平行斜線表示 之領域G係本發明之超音波熔接方法或裝置所需之條件領 域，以傾向左下方之平行斜線表示之領域P係習用之超音 波熔接方法或裝置之條件領域。 經濟部中央標準局員工消費合作社印装 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 如第3圖所示，本發明之超音波熔接方法或裝置所需 要之條件領域G包括當輸入超音波振動子之電力E在 0 . 0 0 1至1 0 (W)之範圍時，熔接工具前端在無負 載時之振動振幅A被指定於〇 · 0 1至〇 . 1 (&quot;m)之 範圍內之長方形之第1領域，當輸入超音波振動子之電力 E在0 . 0 0 1至1 · 〇 (W)之範圔內時，熔接工具前 端在無負載時之振動振幅A被指定於從0.1直線的增加 本紙張尺度適用中囡國家標準（CNS )八4規格（2丨〇&gt;&lt;297公釐） 13 A7 ___B7 五、發明説明（11 ) 至4 . 0 (；/m)之範圍內之直角三角形之第2領域，及 當输入超音波振動子之電力E在1.0至10.0 (W) 之範圍內時，熔接工具前端在無負載時之振動振幅A被指 定於0.1至4.0 (#m)之範圍內之長方形之第3領 域。在條件領域G內，當超音波振動子之振動頻率爲7 0 KH z時，输入超音波振動子之電力E與熔接工具前端在 無負載時之振動振幅A之關係可由特性曲線A表示，當超 音波振動子之振動頻率爲1 3 OKHz時，可由特性曲線 B表示，當超音波振動子之振動頻率爲1 7 2KHz時， 可由特性曲線C表示。若以對數領域表示上述3输入電力 E與振動振幅A之關係時，上述3條特性曲線A至C皆成 爲傾斜度i〇g E/i?og A大約（1.6)/3 ， 亦即5〇g E/iog A=(1.6)/3之直線。 因此，與條件領域G內之直角三角形之第2領域中之直角 成爲面對面之一邊之傾斜度與上述傾斜度相同的成爲具有 ^ 〇 g E / i2 〇 g A=(l. 6)/3之傾斜度之直 線。 經濟部中央標準局員工消費合作社印家 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 如習用之超音波熔接方法或裝置，將超音波振動子之 振動頻率設定爲6 OKHz時，其熔接條件係由第3圖所 示之橢圃形條件領域P所構成。此時，輸入超音波振動子 之電力E與熔接工具前端在無負載時之振動振幅A之關係 可由特性曲線D所表示。該特性曲線D具有與本發明之條 件領域G內之3條曲線A至C類似之傾斜度，但包括於習 用之條件領域P中之输人超音波熔接裝置之電力E之範圍 本紙張尺度逋用中國國家橾準（CNS&gt;A4規格（21〇Χ 297公釐）.u . Α7 Β7 五、發明説明（12 ) 遠小於包括於本發明之條件領域G中之輸入超音波振動子 之電力E之範圍。而且包括於習用之條件領域P中之熔接 工具前端在無負載時之振動振幅A之範圍不但遠小於包括 在本發明之條件領域G內之熔接工具前端在無負載時之振 動振幅A，而且振動振幅A之大小亦需要相當高之位準。 第4圖爲表示進行超苷波熔接時，施加於熔接工具之 荷重Μ，與熔接工具前端在無負載時之振動振幅A之關係 之特性圖。圖中以超音波振動子之振動頻率爲參數表示。 第4圖中，横軸爲以Newton(N)表示之施加於熔接 工具之荷重Μ。縱軸爲以〃 m表示之熔接工具前端在無負 載時之振動振幅A。特性曲線A至C爲本發明之超苷波熔 接方法或裝置之特性，特性曲線D爲習用超音波熔接方法 或裝置之特性。 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 如第4圖所示，在超音波振動子之振動頻率爲6 0 KH z之習用超音波熔接方法或裝置中，在施加於熔接工 具之荷重Μ較小之期間內，必將熔接工具前端在無負載時 之振動振幅Α設定爲相當大（特性曲線D )。一方面，超 音波振動子之振動頻率爲7 OKHz，1 3 OKHz， 1 7 2 KHz之本發明之超音波熔接方法或裝置中，即使 施加於熔接工具之荷重Μ較小，熔接工具前端在無負載時 之振動振幅Α可非小（特性曲線Α至C )。亦即本發明之 超音波熔接方法或裝置與負載之大小無關的，其振動振幅 A之衰減變成非常小。 第5圖爲進行超音波球型熔接時，可產生球型部5 b 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（2丨0 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 15 - 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 〇0^315 A7 __B7_ 五、發明説明（13 ) 之剪斷强度爲Ο . 3 N時之超音波振動子之振動頻率與熔 接工具前端在無負載時之振動振幡A之關係之特性圇。 第5圖中，橫軸表示以KHz表示之超音波振動子之 振動頻率，縱軸表示以〃 111表示之熔接工具前端在無負載 時之振動振幅A。該特性係在設置於矽基板上之膜厚 8 Ο 0 0A ( 〇 . 8 &quot;m)之鋁合金電極端子上以球型熔 接法熔接金製連接線5時，可產生球型部5 b之剪斷强度 0 . 3 N之特性。 如第5圖所示，超音波振動子之振動頻率爲6 0 KH z之習用超音波熔接方法或裝置中，熔接工具前端在 無負載時之振動振幅A爲大約2 . 0//m，但超音波振動 子之振動頻率爲7 OKHz，1 3 OKHz，1 7 2 KH z之本發明之超音波熔接方法或裝置中，熔接工具前 端在無負載時之振動振幅A成爲合金電極端子3之膜厚 0 . 8#m以下之數値。亦即本發明之超音波熔接方法或 裝蜃中，即使熔接工具前端在無負載時之振動振幅A小於 合金電極端子3之膜厚尺寸0 . 8 仍可產生熔接接 合所需之接合强度。依照本發明，即使利用超音波振動子 之振動頻率爲 70KHz ，130KHz ，172KHZ 之本發明之超音波熔接方法或裝置進行超音波熔接後將合 金電極端子3腐蝕去除，以S EM觀察位於合金電極端子 3下側之二氧化矽絕緣膜2之物理性損傷，仍未發現物理 性損傷。亦即本發明之超音波熔接方法或裝置可防止合金 電極端子3之下側層發生物理性損傷。 本紙張尺度適用t國國家標準（CNS ) Λ4規格（210 X 297公釐） 16 (請先閱請背面之注意事項再填寫本頁) •裝. 訂 經濟部中央標率局員工消費合作社印装 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X2*^7公釐） A7 B7 五、發明説明（14 ) 第5圖爲進行超音波球型熔接時，可產生球型部5 b 之剪斷强度爲0.3N之超音波振動子之振動頻率與熔接 工具前端在無負載時之振動振幅A之關係之特性圖。 第5圖中，橫軸表示以KHz表示之超音波振動子之 振動頻率，縱軸表示以^ m表示之熔接工具前端在無負載 時之振動振幅A。該特性係在設置於矽基板上之膜厚 8 Ο Ο 0A ( 〇 . 8;/m)之鋁矽合金電極端子3上以球 型熔接法熔接金製連接線5時，可在球型部5 b產生剪斷 强度0.3N時之特性。 如第5圖所示，超音波振動子之振動頻率爲6 0 KH z之習用超音波方法或裝置中，，熔接工具前端在無負 載時之振動振幅A爲大約2 . 0 Ain，但在超音波振動子 之振動頻率爲 7 OKHz ，1 3 OKHz ，1 7 2KHz 之本發明之超音波熔接方法或裝置中，熔接工具前端在無 負載時之振動振幅A皆爲合金電極端子3之膜厚0.8 // m以下。亦即本發明之超音波熔接方法或裝置中，即使 熔接工具前端在無負載時之振動振幅A小於合金電極端子 3之膜厚尺寸0 .8仍可產生熔接接合所需之接合 强度。依照本發明，利用超音波振動子之振動頻率7 0 KHz ，1 3 OKHz ，1 7 2KHz之本發明之超音波 熔接方法或裝置進行超音波熔接後，腐蝕並去除合金電極 端子3，以SEM觀察位於合金電極端子3下側之二氧化 矽絕緣膜2之物理性損傷，結果未發現任何物理性損傷。 亦即本發明之超音波熔接方法或裝置可防止合金m極端子 -17 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
30^315 A7 經濟部中央標準局員工消費合作社印敦 _ B7五、發明説明（15 ) 3之下側層發生物理性損傷。 如上所述，依照本實施例之超音波熔接方法，將熔接 工具前端在無負載時之振動振幅A設定爲小於合金電極端 子（金屬電極端子）3之膜厚H，將超音波振動子之振動 頻率設定爲7 0 KHz以上，即可產生球型部5 b之剪斷 强度0.3N以上之充分强度之熔接接合。而且在該熔接 接合時，可防止合金電極端子（金屬電極端子）3下側發 生物理性損傷。 第6圖爲本發明之超音波熔接裝置之第1實施例。亦 即表示超音波熔接裝置之基本結構部分之概要圖。 第6圖中，7爲產生振動頻率1 8 OKHz之超音波 振動之即日凡型型壓電元件（振動子），8爲鈦製錐體， 9爲旋轉工模，9 a爲軸心，1 0爲反饋控制電路， 1 1爲支持臂，1 2爲磁性體，1 3爲電磁鐵，1 4爲壓 力偵測器，15爲台架，16爲平衡錘，17爲滑動工模 ，1 8爲超音波產生驅動電路。圖中，與第1圖所示之構 件相同之構件以相同符號表示。 旋轉工模9可對軸心9 a轉動，在其一側面裝設錐體 8，而在另一側面裝設即日凡型型壓電元件7。錐體8之 形狀爲細長狀，一端裝設毛細管工具（熔接工具）6 ，另 一端成爲旋轉工模9之裝設部。支持臂11之形狀爲L字 狀，由架台1 5保持，其一端部結合於旋轉工模9之軸心 9 a，另一端部裝設平衡錘1 6。在旋轉工模9上裝設有 配置於超音波振動子7之上側部分之磁性體1 2，而在支 -18 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公釐） —II 裝—丨 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 ^ 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210Χ297公釐） A7 ________B7_ 五、發明説明（16 ) 持臂1 1上，與磁性體1 2成爲對向的重叠髦磁鐵1 3及 壓力偵測器1 4。反婧控制電路1 0之输入端連接於壓力 偵測器1 4 ，輸出端連接於電磁鐵1 3，超音波產生驅動 電路1 8連接於即日凡型型壓遒元件7。 以該超音波熔接裝置進行超音波熔接時，先將熔接接 合領域加熱至常溫狀態或2 0 0°C以下，將連接線5 (未 圖示）插入毛細管工具6之連接線支持孔6 a (未圖示） 內。加熱至2 0 0 °C左右後，因爲可促進金饜間之接合反 應，故可提高熔接强度。溫度條件可配合金饜材料等適當 的選擇。將毛細管工具6移動至熔接連接線5之合金電極 端子3 (未圖示）而定位之後，使超音波振動子6稍微下 降，並使連接線5之球型部5b (未圇示）接觸合金電極 端子3上。在操作毛細管工具6時，超音波產生驅動電路 1 8將驅動電力供給於即日凡型型壓電元件7，使即日凡 型型壓電元件7產生振動頻率1 8 0 KHz之超音波振動 。此時產生之超音波振動從旋轉工模9經由錐體8傳動至 毛細管工具6，又傳動至接觸合金電極端子3之球型部 5 b，使球型部5 b以接觸合金電極端子3上之狀態發生 振動。然後，反婧控制電路1 0供給電流於電磁鐵1 3 ， 以此時產生之電磁力吸引磁性體1 2。磁性體1 2被吸引 至電磁鐵1 3之方向後，旋轉工模9以軸心9 a爲中心朝 向順時針方向稍微轉動，使錐體8及毛細管工具6移動至 順時針方向（合金電極端子方向），成爲球型部5 b經由 毛細管工具6施加荷重於合金髦極端子3之狀態，亦即荷 -19 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .装. 訂 經濟部中央標準局員工消费合作社印«. A7 ____ __B7_ 五、發明説明（17 ) 重施加於毛細管工具6之狀態。如此，施加超音波振動及 施加荷重之球型部5 b强力的接觸合金m極端子3，因此 在球型部5 b與合金電極端子3之間產生金屬結合，將連 接線5熔接於合金電極端子3。 · 施加於毛細管工具6之荷重由裝在支持臂11上之壓 力偵測器1 4檢測，將此時檢測之荷重信號供給於反饋控 制電路1 0。反嫌控制電路1 0判定輸入之荷重信號之數 値與設定在內部之設定値是否成爲一致，若其間有偏差， 則供給電磁鐵1 3可抵消該偏差之數値之電流，調整施加 於毛細管工具6之荷重使其成爲一定値。 此時，第1實施例之超音波熔接裝置之振動條件在第 3圚所示之條件領域G內。亦即當輸入即日凡型型壓電元 件7之输入電力爲0 . 0 0 1至1 0 (W)之範圍內時， 毛細管工具6前端在無負載時之振動振幅被調節於 0 . 0 1至0 . lpm之範圍內，當輸入即日凡型型壓電 元件7之输入電力爲0 · 0 0 1至0 . 1 (W)之範園內 時，毛細管工具6前端在無負載時之振動振幅從0.1直 線的增加至4 . O/im，當輸入即日凡型型Μ電元件7之 輸入電力在1.0至1〇. 〇 (W)之範圍內時，毛細管 工具6前端在無負載時之振動振幅被調節於0.1至 4 . 0#m之範圍內。 如此，依照第1實施例，將輸入即日凡型型壓霉元件 7之電力之範圔大幅度的擴張至習用之超音波熔接裝置中 所使用之該输入電力之範園以上，而且將毛細管工具6前 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210_Χ2*Π公釐）~~ 〇Λ ' (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝. 訂 A7 B7
經濟部中央標準局員工消費合作社印装 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X 297公釐） 五、發明説明（18) 端在無負載時之振動振幅大幅度的減小至習用之超音波溶 接裝®所使用之該無負載時之振動振幅以下。因此，在溶 接合之前半時，可減少施加於合金氰極端子3之下側部分 之物理性損傷，而在熔接接合之後半時，可施加一定大小 之振動而進行高强度熔接接合。因此，可較少發生物理性 損傷，及以高强度將連接線熔接於半導體基板之金靥電極 端子，因此，在製造半導體裝置時，可提高後過程時之半 導體裝e之良品率，可降低半導體裝置之成本。 第7圖爲本發明超音波熔接裝置之第2實施例，亦即 超音波熔接裝置之基本結構部分之概要圚。 第7圖中，1 9爲振動傳動構件，2 0爲凸緣，2 1 爲保持構件，2 2爲1 2 0 KHz之第1振盪驅動電路， 2 3爲6 OKHz之第2振盪驅動電路，2 4爲轉換電路 。圖中，與第6圖所示相同之構件以相同符號表示。 振動傳動構件1 9係橫長狀構件，經由裝設在側面之 凸緣2 0固定在保持構件2 1上。振動傳動構件1 9之一 端裝設於錐體8之一端，另一端裝設即日凡型型壓電元件 (振動子）7 °錐體8在其振動傳動構件1 9之相反側裝 設有毛細管工具6。轉換電路2 4之輸入端連接於第1振 盪驅動電路2 2及第2振盪驅動電路2 3，轉換電路2 4 之输出連接於即日凡型型壓電元件7。 在上述結構中，進行超音波熔接時，若在合金電極端 子3之下側部分造成物理性損傷之可能性較大，則將轉換 電路2 4轉換至第1振盪驅動電路2 2，以從第1振盪驅 -21 - —7— 7裝II (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印策 A7 —_____B7 五、發明説明（19 ) 動電路2 2供給之驅動電力驅動即日凡型壓電元件7，使 即曰凡型型壓電元件7產生振動頻率1 2 0 KHz之超音 波振動。該超音波振動經由振動俥動構件19及錐髖8傳 動至毛細管工具6，然後，傳動至被毛細管工具6支持之 連接線5之球型部5a (未圖示）。此時，連接線5之球 型部5 b成爲施超音波振動及荷重之狀態，如上所述的將 連接線5以超音波熔接法熔接於合金電極端子3等上。此 時，輸入即日凡型型壓®元件7之電力例如爲0 .1W， 而毛細管工具6前端在無負載時之振動振幅被調整爲例如 0 . 2 μ m 0 在進行超音波接合時，若在合金電極端子3之下側部 分造成物理性損傷小，則將轉換電路2 4轉換至第2振盪 驅動電路2 3，以從第2振通驅動電路2 3供給之驅動電 力驅動即日凡型型壓電元件7，使即日凡型型壓電元件7 產生振動頻率6 0 0 KHz之超音波振動。該超音波振動 與上述時相同的經由振動傳動構件19及錐體8俥動至 毛細管工具手6，然後傳動至被毛細管工具6支持之連接 線5之球型部5 a。此時，連接線5之球型部5 b上亦成 爲施加超音波動及荷重之狀態，如上所述的將連接線5以 超音波熔接法熔接於合金電極端子3等。此時，输入即曰 凡型型壓電元件7之输入電力與上述時相同爲例如0.1 W，而毛細管工具6前端在無負載時之振動振幅被調整爲 例如2 . 5;/m之大振幅。 第8圓爲第2實施例之動作例之特性圚。圖中（a ) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲請背面之注意事項再填寫本頁)
22 A7 A7 B7 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 五、發明説明（20 ) 爲即日凡型型壓電元件7所產生之振動頻率，（b)爲输 入即日凡型型壓電元件7之電力，（c)爲施加於毛細管 工具6上之荷重之各種變化狀態。該動作特性係在形成於 矽基板1上之膜厚爲6000A(0 . 6//m)之鋁矽銅 合金電極端子3上以球型熔接法熔接直徑3 0 pm之金製 連接線5時之特性。亦即熔接接合領域之溫度爲2 0 0 °C 時之特性。 如第8圖所示，在熔接之初期階段之第1次熔接時， 將施加於毛細管工具6之荷重Ml設定爲0 .1N，將轉 換電路2 4切換至第2振盪驅動電力2 3，以0 . 0 5 mw以下之低輸入電力E1驅動即日凡型壓電元件7，產 生振動頻率6 0 KH z之較大振幅之超音波振動而進行超 音波熔接。然後，在熔接後期階段之第2熔接時，將施加 於毛細管工具6之荷重Μ 2設定爲大於上述荷重Μ 1之 0 . 3Ν，將轉換髦路2 4切換至第1振盪驅動氆路2 2 ，以稍大之输入電力Ε 2驅動即日凡型壓電元件7，使即 日凡型型壓電元件7產生振動頻率1 2 0 KHz之小振幅 超音波振動而進行超音波熔接。 依照本實施例，在第1次熔接時，將施加於毛細管工 具6之荷重Ml設定爲較小，而且在接合領域內施加振動 頻率6 OKHz之大振幅超音波，因此可利用球型部5 b 破壞形成於合金電極端子3表面之氧化薄膜。在第2次熔 接時，將施加於毛細管工具6之荷重Μ 2設定爲較大於 Ml，而且施加振動頻率1 2 OKHz之小振幅超音波， I— ^.装 — I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
•1T f 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X 297公釐&gt; _ 23 3ϋ 315 Α7 Β7 % 年（Ήπ ^ ------ 五、發明説明（21 ) 因此，不會對合金電極端子3之下側部分造成物理性損傷 而進行超音波熔接。 請 先-閱 讀 背 之 注 意 事 項 再 I裝 頁 如此，依據第2實施例，係在第2次熔接時去除氧化 薄膜之狀態下進行一定之熔接，故合金電極端子3與球型 部5 b間之金屬密接變成非常堅固，可進行可靠性高之高 强度熔接。 在上述第1及第2實施例之超音波熔接裝置中，輸入 即日凡型壓電元件7之電力E及毛細管工具6前端在之振 動振幅A之數値不只限定於第1及第2實施例中所述之數 値，亦可選擇在第3圖所示條件領域G之範園內之數値。 亦即當輸入即日凡型型壓電元件7中之電力E爲 訂 0 · 0 0 1至1 0W之範圍內時，可將毛細管工具前端在 無負載時之振動振幅選定爲0 . 0 1至0 . ljum之範圍 內，當輸入即日凡型壓電元件7之電力E爲0 . 0 0 1至 1 . 0W之範圍內時，毛細管工具6前端在無負載時之振 動振幅A在從0 .1直線的增加至4 . 0 (#m)之範圍 內，當輸入即日凡型壓電元件之輸入電力E在1.0至 經濟部中央揉隼局員工消費合作社印製 1 0 . 0 (W)之範圍內時，將毛細管工具前端在無負載 時之振動振幅A選定爲0 .1至4 . 之範圍內。當 施加於熔接時之毛細管工具6之荷重在1 Ο N以內時毛細 管工具6前端在之振動振幅A最好爲毛細管工具6前端在 無負載時之振動振幅A之1/2以上。此外，最好即日凡 型型壓電元件所產生之超音波振動之振動頻率爲1 0 0 KHz以上，而且毛細管工具6前端之振動在無負載時之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 24 經濟部中央標率局員工消費合作社印製 A 7 B7 五、發明説明（22 ) 振動振幅A與振動頻率f (KHz )之間滿足ί 〇 g A ^-0 . 3 1 X ί o g f2+1.414 之關係。 第9圖爲在合金電極端子，例如鋁矽合金電極端子之 中有矽塊時之超音波振動之衰減狀態之說明圖。亦即熔接 接合領域之斷面構造。 第9圇中，3 &gt;爲鋁矽合金鼇極端子，2 5爲矽塊。 圓中，與第1圚所示之構件相同之構件以相同符號表示。 如第9圖所示，供給於金製球部5 b頂上附近之超音 波振動一方面稍微衰減一方面在球型部5 b內傳動，到達 球型部5 b與合金電極端子3 &gt;之接合領域。此時，超音 波振動從球型部5 b俥動至合金電極端子3 &gt;內，主要通 過矽塊2 5內或其附近，一方面衰減一方面通過合金電極 端子3 ^內，到達合金電極端子3 /與二氧化矽絕緣膜2 之接合領域。然後，超音波振動從合金電極端子3/傳動 至絕緣膜2內，稍微衰減同時傳動於絕緣膜2內，到達絕 緣膜2與矽基板1之接合領域。以後，同樣的超音波振動 在矽基板1內傳動。 本發明之超音波熔接方法及超音波熔接裝置之各實施 例中，當超音波振動從毛細管工具6傳動至球型部5 b時 ，超音波振動先在球型部5 b內衰減，然後在球型部5 b 與合金電極端子3 &gt;之接合領域衰減。此時，若比較球型 部5 b頂部之超音波振動振幅（初期振動振幅）與合金電 極端子3 &gt;內之超音波振動振幅時，由於在球型部5 b內 及在球型部5 b與合金電極端子3 &gt;之接合領域之衰減， 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) Λ4規格（210X297公釐） &quot;I- ^ I— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 ___B7 五、發明説明（23 ) 合金電極端子3 &gt;內之超苷波振動振幅比初期之振動振幅 衰減許多。實際上，合金電極端子3 &gt;內之超音波振動振 幅成爲合金電極端子3 ^之膜厚尺寸之數分之1以下。 依照上述各實施例，若在合金電極端子3 ^ ( 3 )內 有矽塊2 5存在時，在進行超音波熔接時，應力集中於矽 塊2 5之周邊部，即使提高該應力，其最大應力仍充分低 於習用之超音波熔接方法及超音波熔接裝置所產生之應力 。因此，可大幅度的降低位於合金電極端子3 /( 3 )之 下側部分之二氧化矽絕緣膜2等發生微龜裂或龜裂之可能 性，可減小合金電極端子3 /( 3 )之下側部分發生損傷 0 如上所述，將熔接工具前端之振動振幅設定爲金屬電 極端子之膜厚尺寸以下之小振幅，並且將其振動頻率設定 爲高於習用之振動頻率6 OKHz之7 OKHz，故金屬 電極端子及其下側之絕緣膜，半導體基板等上不會受到大 剪斷應及壓力應變，可大幅度的降低發生微龜裂或龜裂等 微小物理性損傷之問題。因此，可防止經過超音波熔接後 ，半導體裝置之各種特性發生劣化及發生成品不良之問題 ，可長時間維持半導體裝B之可靠性。 此時，當熔接時之接合荷重爲1 0 N時，將熔接工具 前端之振動振幅設定爲無負載時之振動振幅之1 / 2以上 ，或將超音波振動子所產生之超音波振動之超音波頻率設 定爲1 0 OKHz以上，將熔接工具前端之振動設定爲無 負載時振動振幅A與振動頻率f之間形成β 〇 g A ^ - 本紙張尺度適爪t國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
-26 - 經濟部中央標準局貝工消费合作社印家 A7 ___B7 五、發明説明（24 ) 〇 . 3 1 X ί 〇 g f2 +1 . 414之關係之狀態，貝IJ 可更降低發生微龜裂或'龜裂等微小之物理性損傷，可防止 實施超苷波熔接後半導體裝置中發生各種特性之劣化。 圖式： 第1圖爲實施本發明之超苷波熔接方法時，超音波溶 接部分之要部結構之斷面圖； 第2圖爲投入超音波熔接之接合領域內之能量（輸入 超音波振動子之電力），毛細管工具前端之振動振幅，與 實施超音波熔接時之接合强度之關係之特性圖： 第3圖爲在輸入熔接裝置之超音波振動子之電力與溶 接工具前端在無負載時之振動振幅之關係中，本發明之超 音波熔接裝置中所需之條件領域之特性圖： 第4圓爲施加於熔接工具之荷重與熔接工具前端在無 負載時之振動振幅之關係之特性圖： 第5圖爲實施超音波熔接時，可產生剪斷强度0.3 N之超音波振動子之振動頻率與熔接工具前端在無負載時 之振動振幅A之關係之特性圖； 第6圖爲本發明超音波熔接裝置之第1實施例之基本 結構之概要圇； 第7圇爲本發明超音波熔接裝置之第2實施例之基本 結構之概要圖； 第8圖爲第2實施例在動作時之一實施例之特性圖： 第9圖爲在合金電極端子中有矽塊存在時之超音波振 本紙張尺度適用中國國家梯準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 装· 訂 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 il 年 Md— 一-一 ~y-— __ 五、發明説明（25 ) 動之衰減狀態之說明圖。 &lt;記號說明&gt; 1 矽基板 2 二氧化矽絕緣膜 3 鋁矽銅合金金屬電極端子 4 保護用表面穩定化膜 5 金製連接線 5 a 連接線 5 b 球型部 6 超音波熔接裝置 6 a 連接線支持孔 10 反饋控制電路 1 1 支持臂 12 磁性體 1 3 電磁鐵 19 振動傳動構件 2 0 凸緣 2 1 保持構件 2 2 第1振盪驅動電路 2 3 第2振通驅動電路 2 4 轉換電路 A7 B7 本紙張尺度適用中國國家梯準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂 -28 -

Claims (1)

  1. A8 B8 C8 D8 %年丨叫 }r^ (' * ·Ί一 Γ ^ · &gt; &gt; 經濟部中央標準局員工消费合作社印装 々、申請專利範圍 第85 1 07370號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國86年1月修正 1 . 一種超音波熔接方法，其特徵爲：以熔接工具將 金製連接線壓接於設在基板上之金饜電極，將熔接工具前 端之振動振幅設定爲小於金屬電極之厚度尺寸，將振動頻 率設定爲7 0 Κ Η z以上而使熔接工具產生超音波振動。 2 .如申請專利範圍第1項之方法，其中熔接工具連 接於具有壓電元件之超音波振動子，當輸入壓電元件之輸 入電力Ε爲0 . 0 0 1 (W) . 0 (W)之範圍 內時，熔接工具前端之振動爲無負載時之振動振幅A ( //m)爲AS4E · e ( 1 6/3次方），而當輸入電力 E爲1 . 0 (W) SES10 . 0 (W)之範圍內時，無 負載時之振動振幅A(^m)爲AS4(&quot;m)。 3 .如申請專利範圍第2項之方法，其中當實施熔接 時之接合荷重在1 0 N以內時，熔接工具前端之振動振幅 爲無負載時之振動振幅A (//m)之1/2以上。 4 .如申請專利範圍第2項之方法，其中超音波振動 子所產生之機械式振動可在無負載時之振動振幅A(#m )與振動頻率f (KHz)之間滿足$〇g A ^ —0.31X 又 og f 3 +1.414 之關係。 5 .如申請專利範圍第4項之方法，其中振動頻率f (KHz)爲 ΙΟΟΚΗζ 以上。 6 _如申請專利範圍第1項之方法，其中基板爲半導 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央標準局負工消費合作社印«. A8 B8 C8 D8 ------- κ、申請專利範圍 體基板，金屬電極包括鋁。 7 . —種超音波熔接方法，其特徴爲；以熔接工具將 金製連接線壓接於設在基板上之金屬電極，使熔接工具前 端以第1振動振幅及第1振動頻率發生超音波振動，然後 ，使熔接工具之前端以小於第1振動振幅而且小於金屬電 極之厚度尺寸之第2振動振幅，及高於第1振動頻率而且 爲7 0 KHz以上之振動頻率發生超音波振動。 夂·—種超音波熔接裝置，其特徵爲包括：熔接工具 ;及連接於熔接工具之超音波振動子，該超音波振動子爲 壓電元件，熔接工具前端之振動在輸入壓電元件之電力E 爲〇 · 00 1 (W)錳ESI . 0 (W)之範圍內時，其 無負載時之振動振幅A (#m)爲4&lt;4Ε · e ( 1 6/ 3次方），當输入電力E爲1.0 (W)SES10. 0 (W)之範圍內時，其無負載時之振動振幅A (#m)爲 A ^ 4 ( μ m )。 9 .如申請專利範圍第8項之裝置，其中實施熔接時 之接合荷重在10N以內時，熔接工具之振動振幅爲無負 載時之振動振幅A (^m)之1/2以上。 1 0 .如申請專利範圍第9項之裝置，其中超音波振 動子所產生之機械式振動在無負載時之振動振幅A ( ju m )與振動頻率f (KHz)之間滿足A会一 〇 · 3 1 X 〇 g f 2 + 1 . 4 1 4 之條件。 1 1 .如申請專利範圍第1 0項之裝置，其中振動頻 率 f (KHz)爲 10 0KHZ 以上。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） •·* (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
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