JP2003059972A - ボンディングヘッド及びこれを備えたボンディング装置 - Google Patents
ボンディングヘッド及びこれを備えたボンディング装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 コレットの交換時の振動特性に影響を与える
ことなく、半導体チップのパッドと基板上のリードとの
接合が確実に行えること。 【解決手段】 超音波振動の進行方向におけるλ/2の
位置を中心としてdの長さを有する第1の振動伝達部
と、第1の振動伝達部と振動子間に結合されて前記進行
方向における(λ−d)/2の長さを有し、第1の振動
伝達部に向かって次第に幅広となるテーパ面を側面に有
する第2の振動伝達部と、第1の振動伝達部の他端に結
合されて前記進行方向における(λ−d)/2の長さを
有し、第1の振動伝達部に向かって次第に幅広となるテ
ーパ面を側面に有する第3の振動伝達部とを有する振動
伝達部材で構成し、第1の振動伝達部の下部に、ダクト
部と、ダクト部の下端に設けたコレットを位置決めする
位置決め溝と、弾性によりコレットを保持するコレット
保持部とからなるコレット保持突出部を設けるようにす
る。
ことなく、半導体チップのパッドと基板上のリードとの
接合が確実に行えること。 【解決手段】 超音波振動の進行方向におけるλ/2の
位置を中心としてdの長さを有する第1の振動伝達部
と、第1の振動伝達部と振動子間に結合されて前記進行
方向における(λ−d)/2の長さを有し、第1の振動
伝達部に向かって次第に幅広となるテーパ面を側面に有
する第2の振動伝達部と、第1の振動伝達部の他端に結
合されて前記進行方向における(λ−d)/2の長さを
有し、第1の振動伝達部に向かって次第に幅広となるテ
ーパ面を側面に有する第3の振動伝達部とを有する振動
伝達部材で構成し、第1の振動伝達部の下部に、ダクト
部と、ダクト部の下端に設けたコレットを位置決めする
位置決め溝と、弾性によりコレットを保持するコレット
保持部とからなるコレット保持突出部を設けるようにす
る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体チップのパ
ッド上に形成された表面電極と基板上に形成された配線
用リードとを接合するボンディングヘッド及びこれを備
えたボンディング装置に関する。
ッド上に形成された表面電極と基板上に形成された配線
用リードとを接合するボンディングヘッド及びこれを備
えたボンディング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体チップ(例えばフリップチ
ップ)のパッド上に形成された表面電極と基板上に形成
された配線用リードとを超音波振動により接合するボン
ディング装置としては、図16に示すボンディングヘッ
ドを使用したものが知られている。図16に示すよう
に、従来のボンディングヘッドは、振動子50に結合し
た超音波ホーン51と、超音波ホーン51の先端に取り
付けられたボンディングツールとしてのコレット52
と、超音波ホーン51を支持する支持具53等で構成さ
れている。ボンディングヘッドはコレット52の先端で
半導体チップを真空吸着し、基板上に形成された配線用
リードに半導体チップを押圧して接合する。この時、コ
レット52により半導体チップに超音波振動が印加され
る。また、必要により熱等を加えて接合する場合もあ
る。
ップ)のパッド上に形成された表面電極と基板上に形成
された配線用リードとを超音波振動により接合するボン
ディング装置としては、図16に示すボンディングヘッ
ドを使用したものが知られている。図16に示すよう
に、従来のボンディングヘッドは、振動子50に結合し
た超音波ホーン51と、超音波ホーン51の先端に取り
付けられたボンディングツールとしてのコレット52
と、超音波ホーン51を支持する支持具53等で構成さ
れている。ボンディングヘッドはコレット52の先端で
半導体チップを真空吸着し、基板上に形成された配線用
リードに半導体チップを押圧して接合する。この時、コ
レット52により半導体チップに超音波振動が印加され
る。また、必要により熱等を加えて接合する場合もあ
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】図16に示すように、
従来のボンディングヘッドは、超音波ホーン51の先端
にボンディングツールとしてのコレット52が取り付け
られている。半導体チップと基板のリードとの接合時に
超音波振動が超音波ホーン51によりコレット52に印
加され、このとき、コレット52の半導体チップに接し
た面は、ボンディング時の荷重、振動によって摩耗す
る。コレット52の面の摩耗が進むと正常なボンディン
グができないため、定期的にコレットを交換する必要が
ある。
従来のボンディングヘッドは、超音波ホーン51の先端
にボンディングツールとしてのコレット52が取り付け
られている。半導体チップと基板のリードとの接合時に
超音波振動が超音波ホーン51によりコレット52に印
加され、このとき、コレット52の半導体チップに接し
た面は、ボンディング時の荷重、振動によって摩耗す
る。コレット52の面の摩耗が進むと正常なボンディン
グができないため、定期的にコレットを交換する必要が
ある。
【0004】しかしながら、コレットの交換を行った場
合に、超音波ホーンの振動特性が変化することがある。
このため、コレットの交換後に、超音波ホーンの振動特
性の確認、コレットの取り付け位置の調整を行う必要が
ある。
合に、超音波ホーンの振動特性が変化することがある。
このため、コレットの交換後に、超音波ホーンの振動特
性の確認、コレットの取り付け位置の調整を行う必要が
ある。
【0005】また、コレットがホーンと一体となってい
る場合は、ホーン全体を交換する必要があり、このた
め、ランニングコストが高くなり、また、ホーンの交換
に時間を要していた。
る場合は、ホーン全体を交換する必要があり、このた
め、ランニングコストが高くなり、また、ホーンの交換
に時間を要していた。
【0006】そこで、本発明は、コレットの着脱を自在
に行うことができ、また、コレットの交換時のホーンへ
の取り付け位置を常に一定にすることにより、振動特性
に影響を与えることなく、安定したボンディングが可能
なボンディングヘッド及びこれを備えたボンディング装
置を提供することを目的とする。
に行うことができ、また、コレットの交換時のホーンへ
の取り付け位置を常に一定にすることにより、振動特性
に影響を与えることなく、安定したボンディングが可能
なボンディングヘッド及びこれを備えたボンディング装
置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明によるボンディン
グヘッドは、超音波振動を印加して接合対象物と被接合
部材とを接合するボンディングヘッドであって、超音波
振動を発生する振動子と、前記超音波振動の1波長をλ
として、超音波振動の進行方向におけるλ/2の位置を
中心としてdの長さを有する第1の振動伝達部と、該第
1の振動伝達部と前記振動子間に結合されて前記進行方
向における(λ−d)/2の長さを有し、前記第1の振
動伝達部に向かって次第に幅広となるテーパ面を側面に
有する第2の振動伝達部と、該第1の振動伝達部の他端
に結合されて前記進行方向における(λ−d)/2の長
さを有し、前記第1の振動伝達部に向かって次第に幅広
となるテーパ面を側面に有する第3の振動伝達部とを有
する振動伝達部材と、前記第2の振動伝達部及び前記第
3の振動伝達部の超音波振動の節の位置に設けられた支
持部材と、 ボンディングツールとしてのコレットと、
前記第1の振動伝達部の下部に、前記コレットを着脱可
能に取り付けられるコレット保持突出部を有するもので
ある。
グヘッドは、超音波振動を印加して接合対象物と被接合
部材とを接合するボンディングヘッドであって、超音波
振動を発生する振動子と、前記超音波振動の1波長をλ
として、超音波振動の進行方向におけるλ/2の位置を
中心としてdの長さを有する第1の振動伝達部と、該第
1の振動伝達部と前記振動子間に結合されて前記進行方
向における(λ−d)/2の長さを有し、前記第1の振
動伝達部に向かって次第に幅広となるテーパ面を側面に
有する第2の振動伝達部と、該第1の振動伝達部の他端
に結合されて前記進行方向における(λ−d)/2の長
さを有し、前記第1の振動伝達部に向かって次第に幅広
となるテーパ面を側面に有する第3の振動伝達部とを有
する振動伝達部材と、前記第2の振動伝達部及び前記第
3の振動伝達部の超音波振動の節の位置に設けられた支
持部材と、 ボンディングツールとしてのコレットと、
前記第1の振動伝達部の下部に、前記コレットを着脱可
能に取り付けられるコレット保持突出部を有するもので
ある。
【0008】また、本発明によるボンディングヘッドの
コレット保持突出部は、前記振動伝達部材の超音波振動
の進行方向の面にテーパを設けたものである。
コレット保持突出部は、前記振動伝達部材の超音波振動
の進行方向の面にテーパを設けたものである。
【0009】また、本発明によるボンディングヘッドの
コレット保持突出部は、ダクト部と、該ダクト部の下端
に設けられて前記コレットを位置決めする位置決め溝
と、弾性により前記コレットを保持するコレット保持部
とからなるものである。
コレット保持突出部は、ダクト部と、該ダクト部の下端
に設けられて前記コレットを位置決めする位置決め溝
と、弾性により前記コレットを保持するコレット保持部
とからなるものである。
【0010】また、本発明によるボンディングヘッドの
コレットは、補助金具としての適合子を介してコレット
保持突出部に保持されるものである。
コレットは、補助金具としての適合子を介してコレット
保持突出部に保持されるものである。
【0011】また、本発明によるボンディング装置は、
超音波振動を印加して接合対象物と被接合部材とを接合
するボンディングヘッドを有するボンディング装置であ
って、超音波振動を発生する振動子と、前記超音波振動
の1波長をλとして、超音波振動の進行方向におけるλ
/2の位置を中心としてdの長さを有する第1の振動伝
達部と、該第1の振動伝達部と前記振動子間に結合され
て前記進行方向における(λ−d)/2の長さを有し、
前記第1の振動伝達部に向かって次第に幅広となるテー
パ面を側面に有する第2の振動伝達部と、該第1の振動
伝達部の他端に結合されて前記進行方向における(λ−
d)/2の長さを有し、前記第1の振動伝達部に向かっ
て次第に幅広となるテーパ面を側面に有する第3の振動
伝達部とを有する振動伝達部材と、第2の振動伝達部及
び第3の振動伝達部の超音波振動の節の位置に設けられ
た支持部材と、 ボンディングツールとしてのコレット
と、前記第1の振動伝達部の下部に、前記コレットを着
脱可能に取り付けられるコレット保持突出部とを有する
ボンディングヘッドを備え、前記ボンディングヘッドを
駆動する圧接機構と、前記ボンディングヘッド及び前記
圧接機構の制御を行う制御手段とを有するものである。
超音波振動を印加して接合対象物と被接合部材とを接合
するボンディングヘッドを有するボンディング装置であ
って、超音波振動を発生する振動子と、前記超音波振動
の1波長をλとして、超音波振動の進行方向におけるλ
/2の位置を中心としてdの長さを有する第1の振動伝
達部と、該第1の振動伝達部と前記振動子間に結合され
て前記進行方向における(λ−d)/2の長さを有し、
前記第1の振動伝達部に向かって次第に幅広となるテー
パ面を側面に有する第2の振動伝達部と、該第1の振動
伝達部の他端に結合されて前記進行方向における(λ−
d)/2の長さを有し、前記第1の振動伝達部に向かっ
て次第に幅広となるテーパ面を側面に有する第3の振動
伝達部とを有する振動伝達部材と、第2の振動伝達部及
び第3の振動伝達部の超音波振動の節の位置に設けられ
た支持部材と、 ボンディングツールとしてのコレット
と、前記第1の振動伝達部の下部に、前記コレットを着
脱可能に取り付けられるコレット保持突出部とを有する
ボンディングヘッドを備え、前記ボンディングヘッドを
駆動する圧接機構と、前記ボンディングヘッド及び前記
圧接機構の制御を行う制御手段とを有するものである。
【0012】
【発明の実施の形態】次に、本発明によるボンディング
ヘッド及びこれを備えたボンディング装置の実施の形態
について、図1乃至図15を参照して説明する。
ヘッド及びこれを備えたボンディング装置の実施の形態
について、図1乃至図15を参照して説明する。
【0013】図1は、本発明によるボンディングヘッド
10の実施の形態を示す斜視図、図2(a)は、図1に
示すボンディングヘッド10の平面図、図2(b)は、
図1に示すボンディングヘッド10の正面図、図2
(c)は、図1に示すボンディングヘッド10の振動モ
ードを示す図、図3(a)は、図1に示すボンディング
ヘッド10の寸法を示した平面図、(b)は、図1に示
すボンディングヘッド10の寸法を示した正面図、図4
は、第1の振動伝達部1aの下部のコレット保持突出部
4及びコレット7の断面図、図5は、コレット保持突出
部4へのコレット7の取り付けを示す断面図、図6は、
コレット保持突出部4へのコレット7の取り付けた状態
を示す断面図、図7は、ネジ13によるコレット保持突
出部4へのコレット7の固定を示した断面図、図8は、
コレット7をコレット保持部4cの保持面4caからの
左右及び下からの力で保持する例を示した断面図、図9
は、コレット7をコレット保持部4cの保持面4caか
らの左右及び斜め下からの力で保持する例を示した断面
図、図10は、適合子12を使用して、コレット7をコ
レット保持突出部4に取り付けた例を示した断面図、図
11は、本発明によるボンディングヘッド10の振動伝
達部材1の固定について示した図、図12は、本発明に
よるボンディングヘッド10の振動子2を駆動する発振
器18の構成を示すブロック図、図13は、本発明によ
るボンディングヘッド10の振動伝達部材1の振動時の
変位状態を視覚的に表した図、図14は、図13に示す
振動伝達部材1のコレット保持突出部4付近を拡大して
振動時の変位状態を視覚的に表した図、図15は、本発
明によるボンディングヘッド10を備えたボンディング
装置の構成を示す図である。
10の実施の形態を示す斜視図、図2(a)は、図1に
示すボンディングヘッド10の平面図、図2(b)は、
図1に示すボンディングヘッド10の正面図、図2
(c)は、図1に示すボンディングヘッド10の振動モ
ードを示す図、図3(a)は、図1に示すボンディング
ヘッド10の寸法を示した平面図、(b)は、図1に示
すボンディングヘッド10の寸法を示した正面図、図4
は、第1の振動伝達部1aの下部のコレット保持突出部
4及びコレット7の断面図、図5は、コレット保持突出
部4へのコレット7の取り付けを示す断面図、図6は、
コレット保持突出部4へのコレット7の取り付けた状態
を示す断面図、図7は、ネジ13によるコレット保持突
出部4へのコレット7の固定を示した断面図、図8は、
コレット7をコレット保持部4cの保持面4caからの
左右及び下からの力で保持する例を示した断面図、図9
は、コレット7をコレット保持部4cの保持面4caか
らの左右及び斜め下からの力で保持する例を示した断面
図、図10は、適合子12を使用して、コレット7をコ
レット保持突出部4に取り付けた例を示した断面図、図
11は、本発明によるボンディングヘッド10の振動伝
達部材1の固定について示した図、図12は、本発明に
よるボンディングヘッド10の振動子2を駆動する発振
器18の構成を示すブロック図、図13は、本発明によ
るボンディングヘッド10の振動伝達部材1の振動時の
変位状態を視覚的に表した図、図14は、図13に示す
振動伝達部材1のコレット保持突出部4付近を拡大して
振動時の変位状態を視覚的に表した図、図15は、本発
明によるボンディングヘッド10を備えたボンディング
装置の構成を示す図である。
【0014】図1、図2(a)及び図2(b)に示すよ
うに、ボンディングヘッド10は、所定の周波数の超音
波振動を発生する1つの振動子2と、振動子2と結合し
て振動子2からの超音波振動を接合対象物22(図15
に図示)に伝播する振動伝達部材1と、振動伝達部材1
を支持固定する支持部材3(第1の支持部材3a、第2
の支持部材3b、第3の支持部材3c及び第4の支持部
材3d)と、接合対象物22を吸着し、超音波振動を接
合対象物22に印加するボンディングツールとしてのコ
レット(吸着子)7を有する。なお、図1で2点鎖線で
示す固定部材19は、圧接機構15(図15に示す)に
固定支持するためのものである。
うに、ボンディングヘッド10は、所定の周波数の超音
波振動を発生する1つの振動子2と、振動子2と結合し
て振動子2からの超音波振動を接合対象物22(図15
に図示)に伝播する振動伝達部材1と、振動伝達部材1
を支持固定する支持部材3(第1の支持部材3a、第2
の支持部材3b、第3の支持部材3c及び第4の支持部
材3d)と、接合対象物22を吸着し、超音波振動を接
合対象物22に印加するボンディングツールとしてのコ
レット(吸着子)7を有する。なお、図1で2点鎖線で
示す固定部材19は、圧接機構15(図15に示す)に
固定支持するためのものである。
【0015】図1乃至図3に示すように、振動子2は、
例えばPZT(piezoelectric:圧電)素
子等で構成され、ケーブル14を介して発振器18から
所定の周波数の電圧が印加されて超音波振動を発生す
る。振動子2の超音波振動の進行方向uにおける全長
は、超音波振動の1波長λに対してλ/2で設定されて
いる。発振器18から印加される電圧の周波数は、15
kHz〜200kHzのものが使用可能である。しかし
て、本実施の形態は、15kHz〜200kHzのう
ち、60kHzの高周波を使用している。
例えばPZT(piezoelectric:圧電)素
子等で構成され、ケーブル14を介して発振器18から
所定の周波数の電圧が印加されて超音波振動を発生す
る。振動子2の超音波振動の進行方向uにおける全長
は、超音波振動の1波長λに対してλ/2で設定されて
いる。発振器18から印加される電圧の周波数は、15
kHz〜200kHzのものが使用可能である。しかし
て、本実施の形態は、15kHz〜200kHzのう
ち、60kHzの高周波を使用している。
【0016】振動伝達部材1は、ジュラルミン、ステン
レス鋼(SUS)、アルミニウム、チタン合金、超硬等
の金属から形成されている。振動伝達部材1の全長は、
振動子2が発生する超音波振動の進行方向uの共振長、
すなわち超音波振動の半波長(λ/2)の整数倍に設定
されており、本実施の形態では、振動子2が発生する超
音波振動の進行方向uにおける全長がλ/2の2倍であ
るλである。
レス鋼(SUS)、アルミニウム、チタン合金、超硬等
の金属から形成されている。振動伝達部材1の全長は、
振動子2が発生する超音波振動の進行方向uの共振長、
すなわち超音波振動の半波長(λ/2)の整数倍に設定
されており、本実施の形態では、振動子2が発生する超
音波振動の進行方向uにおける全長がλ/2の2倍であ
るλである。
【0017】図2(b)及び図2(c)に示すように、
振動伝達部材1は、超音波振動の進行方向uにおけるλ
/2(超音波振動の腹)の位置を中心としてdの長さを
有する第1の振動伝達部1aと、第1の振動伝達部1a
と振動子2との間に結合されて超音波振動の進行方向u
における長さが(λ−d)/2である第2の振動伝達部
1bと、第1の振動伝達部1aの他端、すなわち振動子
2と対向する側の端部に結合されて超音波振動の進行方
向uにおける長さが(λ−d)/2である第3の振動伝
達部1cとからなる。
振動伝達部材1は、超音波振動の進行方向uにおけるλ
/2(超音波振動の腹)の位置を中心としてdの長さを
有する第1の振動伝達部1aと、第1の振動伝達部1a
と振動子2との間に結合されて超音波振動の進行方向u
における長さが(λ−d)/2である第2の振動伝達部
1bと、第1の振動伝達部1aの他端、すなわち振動子
2と対向する側の端部に結合されて超音波振動の進行方
向uにおける長さが(λ−d)/2である第3の振動伝
達部1cとからなる。
【0018】図3(a)及び図3(b)は振動伝達部材
1を形成する第1の振動伝達部1a、第2の振動伝達部
1b及び第3の振動伝達部1cの各部の寸法を示し、第
1の振動伝達部1aは、超音波振動の進行方向uの長さ
がd、幅はm、高さがhの寸法からなる。
1を形成する第1の振動伝達部1a、第2の振動伝達部
1b及び第3の振動伝達部1cの各部の寸法を示し、第
1の振動伝達部1aは、超音波振動の進行方向uの長さ
がd、幅はm、高さがhの寸法からなる。
【0019】また、図3(a)及び図3(b)に示すよ
うに、第2の振動伝達部1b及び第3の振動伝達部1c
の超音波振動の進行方向uにおける長さは(λ−d)/
2であり、第1の振動伝達部1aに結合された第2の振
動伝達部1b及び第3の振動伝達部1cの各面の幅は、
第1の振動伝達部1aの幅と同一のmであり、高さはk
である。また、第2の振動伝達部1bの振動子2に結合
している面及び第3の振動伝達部1cの端面(λの位置
の面)の幅はn、高さは幅と同一寸法のnである。ただ
し、n≧m及びk≧nとなるように幅及び高さを規定し
ている。また、第1の振動伝達部1aの幅mをm=dと
なるようにしてもよい。
うに、第2の振動伝達部1b及び第3の振動伝達部1c
の超音波振動の進行方向uにおける長さは(λ−d)/
2であり、第1の振動伝達部1aに結合された第2の振
動伝達部1b及び第3の振動伝達部1cの各面の幅は、
第1の振動伝達部1aの幅と同一のmであり、高さはk
である。また、第2の振動伝達部1bの振動子2に結合
している面及び第3の振動伝達部1cの端面(λの位置
の面)の幅はn、高さは幅と同一寸法のnである。ただ
し、n≧m及びk≧nとなるように幅及び高さを規定し
ている。また、第1の振動伝達部1aの幅mをm=dと
なるようにしてもよい。
【0020】第2の振動伝達部1bの表面の形状は、第
1の振動伝達部1aに結合された面が長方形あり、振動
子2に結合している面が正方形、その他の面(図3
(a)、図3(b)に示す1bs1,1bs2、1b
t、1bb)は台形もしくは長方形(n=m時)であ
る。
1の振動伝達部1aに結合された面が長方形あり、振動
子2に結合している面が正方形、その他の面(図3
(a)、図3(b)に示す1bs1,1bs2、1b
t、1bb)は台形もしくは長方形(n=m時)であ
る。
【0021】また、第3の振動伝達部1cの表面の形状
は、第1の振動伝達部1aに結合された面が長方形あ
り、端面が正方形、その他の面(図3(a)、図3
(b)に示す1cs1,1cs2、1ct、1cb)は
台形もしくは長方形(n=m時)である。なお、第2の
振動伝達部1b及び第3の振動伝達部1cでの対を成す
面(図3(a)、図3(b)に示す1bs1と1bs
2、1btと1bb、1cs1と1cs2、1ctと1
cb)の台形もしくは長方形は同一形状となっている。
は、第1の振動伝達部1aに結合された面が長方形あ
り、端面が正方形、その他の面(図3(a)、図3
(b)に示す1cs1,1cs2、1ct、1cb)は
台形もしくは長方形(n=m時)である。なお、第2の
振動伝達部1b及び第3の振動伝達部1cでの対を成す
面(図3(a)、図3(b)に示す1bs1と1bs
2、1btと1bb、1cs1と1cs2、1ctと1
cb)の台形もしくは長方形は同一形状となっている。
【0022】また、図2(b)及び図3(b)に示すよ
うに、第2の振動伝達部1b及び第3の振動伝達部1c
の側面(図3(a)、図3(b)に示す1bs1と1b
s2、1cs1と1cs2)は、第1の振動伝達部1a
に向って次第に幅広となるテーパ面を有している。
うに、第2の振動伝達部1b及び第3の振動伝達部1c
の側面(図3(a)、図3(b)に示す1bs1と1b
s2、1cs1と1cs2)は、第1の振動伝達部1a
に向って次第に幅広となるテーパ面を有している。
【0023】図3(b)に示すように、第2の振動伝達
部1b及び第3の振動伝達部1cの上面(1bt,1c
t)及び下面(1bb,1cb)は、振動子2及び振動
伝達部材1の長手方向に於ける中心軸に対してテーパ角
(θ)を有している。なお、テーパ角(θ)は、45度
以内となるように規定している。
部1b及び第3の振動伝達部1cの上面(1bt,1c
t)及び下面(1bb,1cb)は、振動子2及び振動
伝達部材1の長手方向に於ける中心軸に対してテーパ角
(θ)を有している。なお、テーパ角(θ)は、45度
以内となるように規定している。
【0024】また、図3(a)及び図3(b)に示すよう
に、第2の振動伝達部1bの振動子2と結合した面の面
積はm×kであり、第1の振動伝達部1aに結合した面
の面積はn×nとなっている。第2の振動伝達部1bの
振動子2と結合した面と第1の振動伝達部1aに結合し
た面とは、同一の面積を有するようになっている。すな
わち、n×n=m×kの関係となっている。これにより
振動伝達部1の振動の変成比(超音波の振幅増幅比)は
1である。なお、図3(a)に示す幅mを変えることに
より、超音波振動の変成比を可変することができる。
に、第2の振動伝達部1bの振動子2と結合した面の面
積はm×kであり、第1の振動伝達部1aに結合した面
の面積はn×nとなっている。第2の振動伝達部1bの
振動子2と結合した面と第1の振動伝達部1aに結合し
た面とは、同一の面積を有するようになっている。すな
わち、n×n=m×kの関係となっている。これにより
振動伝達部1の振動の変成比(超音波の振幅増幅比)は
1である。なお、図3(a)に示す幅mを変えることに
より、超音波振動の変成比を可変することができる。
【0025】図2(b)及び図3(b)に示すように、
第1の振動伝達部1aの下面には、接合対象物22とし
ての半導体チップ(図15に図示)を押圧して振動子2
からの超音波振動を印加して接合対象物22と被接合部
材23としての基板(図15に図示)との接合を行うボ
ンディングツールとしてのコレット7が保持されてい
る。コレット7は、第1の振動伝達部1aの下部に設け
られたコレット保持突出部4で保持されている。
第1の振動伝達部1aの下面には、接合対象物22とし
ての半導体チップ(図15に図示)を押圧して振動子2
からの超音波振動を印加して接合対象物22と被接合部
材23としての基板(図15に図示)との接合を行うボ
ンディングツールとしてのコレット7が保持されてい
る。コレット7は、第1の振動伝達部1aの下部に設け
られたコレット保持突出部4で保持されている。
【0026】なお、コレット7は、図2(b)及び図3
(b)に示すように、第1の振動伝達部1aにおける超
音波振動の振幅が最大になる位置に取付られている。
(b)に示すように、第1の振動伝達部1aにおける超
音波振動の振幅が最大になる位置に取付られている。
【0027】以下に、図4乃至図10を用いて、コレッ
ト7のコレット保持突出部4への着脱及び固定について
説明する。なお、図4乃至図10は、図2(a)のL−
L方向からみたコレット保持突出部4及びコレット7の
断面図を示すものである。
ト7のコレット保持突出部4への着脱及び固定について
説明する。なお、図4乃至図10は、図2(a)のL−
L方向からみたコレット保持突出部4及びコレット7の
断面図を示すものである。
【0028】図4に示すように、コレット保持突出部4
は、振動伝達部材1の振動方向Uにテーパ面4aを有し
ている。コレット保持突出部4は、ダクト部8と、ダク
ト部8の下端に設けた位置決め溝4bと、テーパ面4a
と平行に形成された割4dと、弾性を有するコレット保
持部4cより構成されている。
は、振動伝達部材1の振動方向Uにテーパ面4aを有し
ている。コレット保持突出部4は、ダクト部8と、ダク
ト部8の下端に設けた位置決め溝4bと、テーパ面4a
と平行に形成された割4dと、弾性を有するコレット保
持部4cより構成されている。
【0029】図4に示すように、コレット7は、下面に
接合対象物22としての半導体チップを吸着する吸着面
7aと、上部に第1の振動伝達部1aのコレット保持突
出部4に挿着するための位置決め突起部7cと、左右側
面に第1の振動伝達部1aのコレット保持突出部4に固
定するための被保持面7dとからなり、吸着面7aと垂
直の中心軸上に吸引を行うための吸着穴7bが設けられ
ている。
接合対象物22としての半導体チップを吸着する吸着面
7aと、上部に第1の振動伝達部1aのコレット保持突
出部4に挿着するための位置決め突起部7cと、左右側
面に第1の振動伝達部1aのコレット保持突出部4に固
定するための被保持面7dとからなり、吸着面7aと垂
直の中心軸上に吸引を行うための吸着穴7bが設けられ
ている。
【0030】コレット保持突出部4のダクト部8は、吸
引部9(図2(b)に示す)からの吸引力を付与するも
のである。ダクト部8は、第1の振動伝達部1aの長手
方向の中心線上に設けられており、第1の振動伝達部1
aの上面近傍まで形成可能である。また、吸引部9は、
第1の振動伝達部1aの長手方向部の側面の略中心位置
若しくは該中心位置の対称線上に設けられており、ダク
ト部8と接続されている。なお、本実施の形態では図示
せぬチューブが着脱可能であるが、チューブをダクト部
8に直接接着してもよく、その場合、吸引部9の構成部
材を少なくすることができる。
引部9(図2(b)に示す)からの吸引力を付与するも
のである。ダクト部8は、第1の振動伝達部1aの長手
方向の中心線上に設けられており、第1の振動伝達部1
aの上面近傍まで形成可能である。また、吸引部9は、
第1の振動伝達部1aの長手方向部の側面の略中心位置
若しくは該中心位置の対称線上に設けられており、ダク
ト部8と接続されている。なお、本実施の形態では図示
せぬチューブが着脱可能であるが、チューブをダクト部
8に直接接着してもよく、その場合、吸引部9の構成部
材を少なくすることができる。
【0031】コレット保持突出部4の位置決め溝4b
は、図4に示すように、ダクト部8の下端に設けられて
おり、コレット7の上面に突出した位置決め突起部7c
を挿着して、コレット7を位置決めするものである。
は、図4に示すように、ダクト部8の下端に設けられて
おり、コレット7の上面に突出した位置決め突起部7c
を挿着して、コレット7を位置決めするものである。
【0032】コレット保持突出部4のコレット保持部4
cは、コレット保持突出部4の内部にテーパ面4aと平
行に形成された割4dの下部に位置し、側面にコレット
7を固定保持する保持面4caを有する。また、コレッ
ト保持部4cにはネジ穴4cbまたはネジ通し穴4cc
が設けられており、また、コレット保持部4cは、割4
dにより弾性を有するようになっている。
cは、コレット保持突出部4の内部にテーパ面4aと平
行に形成された割4dの下部に位置し、側面にコレット
7を固定保持する保持面4caを有する。また、コレッ
ト保持部4cにはネジ穴4cbまたはネジ通し穴4cc
が設けられており、また、コレット保持部4cは、割4
dにより弾性を有するようになっている。
【0033】次に、コレット7の着脱及びコレット7の
固定及び保持について説明する。
固定及び保持について説明する。
【0034】図5に示すように、コレット保持部4cの
ネジ穴4cbにネジ13を挿入して、コレット保持部4
cの保持面4caを左右に広げて(図5に矢印で示
す)、コレット7を位置決め溝4bに挿着する。
ネジ穴4cbにネジ13を挿入して、コレット保持部4
cの保持面4caを左右に広げて(図5に矢印で示
す)、コレット7を位置決め溝4bに挿着する。
【0035】そして、図6に示すように、ネジ13を取
り外して、コレット保持部4cの保持面4caの弾性力
でコレット7を固定及び保持するようにする。
り外して、コレット保持部4cの保持面4caの弾性力
でコレット7を固定及び保持するようにする。
【0036】なお、図6は、コレット7の吸着面7aで
接合対象物(半導体チップ)22を吸着している状態を
示している。
接合対象物(半導体チップ)22を吸着している状態を
示している。
【0037】図7は、コレット保持突出部4のテーパ面
4aに対して垂直に、ネジ通し穴4cc、及び割4dを
貫通したネジ穴4cbをコレット保持部4cに設けらた
ものである。コレット7を位置決め溝4bに取り付け
て、ネジ13をコレット保持部4cのネジ通し穴4cc
及びネジ穴4cbに挿入して、コレット保持部4cの保
持面4caを左右に縮めることにより、コレット7を固
定するものである。なお、ネジ13はコレット保持突出
部4に取り付けた状態で使用する。
4aに対して垂直に、ネジ通し穴4cc、及び割4dを
貫通したネジ穴4cbをコレット保持部4cに設けらた
ものである。コレット7を位置決め溝4bに取り付け
て、ネジ13をコレット保持部4cのネジ通し穴4cc
及びネジ穴4cbに挿入して、コレット保持部4cの保
持面4caを左右に縮めることにより、コレット7を固
定するものである。なお、ネジ13はコレット保持突出
部4に取り付けた状態で使用する。
【0038】また、図8及び図9にコレット7をコレッ
ト保持突出部4に固定する他の例を示す。
ト保持突出部4に固定する他の例を示す。
【0039】図8に示すように、コレット保持部4cの
保持面4caに段差を設けて、また、コレット7の被保
持面7dにも段差を設けて、コレット保持突出部4は保
持面4caの左右及び下からの力でコレット7を保持す
るものである(図8に力の方向を矢印で示す)。
保持面4caに段差を設けて、また、コレット7の被保
持面7dにも段差を設けて、コレット保持突出部4は保
持面4caの左右及び下からの力でコレット7を保持す
るものである(図8に力の方向を矢印で示す)。
【0040】図9は、コレット保持部4cの保持面4c
aの一部テーパを付けて、コレット保持突出部4は保持
面4caの左右及び斜め下からの力でコレット7を保持
するものである(図9に力の方向を矢印で示す)。
aの一部テーパを付けて、コレット保持突出部4は保持
面4caの左右及び斜め下からの力でコレット7を保持
するものである(図9に力の方向を矢印で示す)。
【0041】図8及び図9に示すように、コレット7に
下からの保持力が作用するため、コレット7の吸着穴7
bとコレット保持突出部4のダクト部8とが密着した状
態でコレット保持突出部4はコレット7を保持すること
ができる。
下からの保持力が作用するため、コレット7の吸着穴7
bとコレット保持突出部4のダクト部8とが密着した状
態でコレット保持突出部4はコレット7を保持すること
ができる。
【0042】また、図10に示す例は、コレット7を補
助金具としての適合子12に装着して、コレット7を適
合子12を介してコレット保持突出部4に取り付けたも
のである。適合子12を使用することにより、小チップ
を吸着して、ボンディングする小型のコレット7にも対
応することが出来る。
助金具としての適合子12に装着して、コレット7を適
合子12を介してコレット保持突出部4に取り付けたも
のである。適合子12を使用することにより、小チップ
を吸着して、ボンディングする小型のコレット7にも対
応することが出来る。
【0043】なお、図4乃至図10に示すコレット保持
部4cは、コレット保持突出部4の左右側面の2個所に
設けているが、コレット保持部4cをコレット保持突出
部4の側面のどちらか1個所に設けて、コレット7を保
持するようにしてもよい。
部4cは、コレット保持突出部4の左右側面の2個所に
設けているが、コレット保持部4cをコレット保持突出
部4の側面のどちらか1個所に設けて、コレット7を保
持するようにしてもよい。
【0044】また、図2(b)に示すように、第1の振
動伝達部1aの上面には、コレット保持突出部4及びコ
レット7との総質量と同等の質量を持つバランス部5を
有している。バランス部5は、コレット保持突出部4及
びコレット7との総質量と同等の質量を有することによ
り、第1の振動伝達部1aの振動の安定化を図るもので
ある。
動伝達部1aの上面には、コレット保持突出部4及びコ
レット7との総質量と同等の質量を持つバランス部5を
有している。バランス部5は、コレット保持突出部4及
びコレット7との総質量と同等の質量を有することによ
り、第1の振動伝達部1aの振動の安定化を図るもので
ある。
【0045】また、第1の振動伝達部1aの長手方向部
の一方の側面に吸引部と同等の質量を有する吸引バラン
ス部6が設けられており、第1の振動伝達部1aの振動
の安定化を計っている。なお、吸引力を付与する吸引機
構については図示していないが、公知の吸引機構を用い
ている。また、前記吸引バランス部6は本実施の形態で
は用いられているが必須のものではなく設けなくてもよ
い。
の一方の側面に吸引部と同等の質量を有する吸引バラン
ス部6が設けられており、第1の振動伝達部1aの振動
の安定化を計っている。なお、吸引力を付与する吸引機
構については図示していないが、公知の吸引機構を用い
ている。また、前記吸引バランス部6は本実施の形態で
は用いられているが必須のものではなく設けなくてもよ
い。
【0046】次に、本発明によるボンディングヘッド1
0は、図1乃至図3に示すように、振動伝達部材1を支
持固定する支持部材3としての第1の支持部材3a、第
2の支持部材3b、第3の支持部材3c、第4の支持部
材3dが、振動伝達部材1の全長(λ)の範囲内に配置
されている。図2(a)及び図2(c)に示すように、
第1の支持部材3a及び第2の支持部材3bは、第2の
振動伝達部1bの両側面に振動子2と結合している面よ
り超音波振動の進捗方向のλ/4の位置(超音波振動の
節)に、また、第3の支持部材3c及び第4の支持部材
3dは、第3の振動伝達部1cの両側面に端面よりλ/
4の位置(超音波振動の節)にそれぞれ設けられてい
る。第1の支持部材3a、第2の支持部材3b、第3の
支持部材3c、第4の支持部材3dは、円柱の形状をな
しており、第2の振動伝達部1bの両側面及び第3の振
動伝達部1cの両側面に設けられた取り付け用の穴に嵌
合して結合されている。
0は、図1乃至図3に示すように、振動伝達部材1を支
持固定する支持部材3としての第1の支持部材3a、第
2の支持部材3b、第3の支持部材3c、第4の支持部
材3dが、振動伝達部材1の全長(λ)の範囲内に配置
されている。図2(a)及び図2(c)に示すように、
第1の支持部材3a及び第2の支持部材3bは、第2の
振動伝達部1bの両側面に振動子2と結合している面よ
り超音波振動の進捗方向のλ/4の位置(超音波振動の
節)に、また、第3の支持部材3c及び第4の支持部材
3dは、第3の振動伝達部1cの両側面に端面よりλ/
4の位置(超音波振動の節)にそれぞれ設けられてい
る。第1の支持部材3a、第2の支持部材3b、第3の
支持部材3c、第4の支持部材3dは、円柱の形状をな
しており、第2の振動伝達部1bの両側面及び第3の振
動伝達部1cの両側面に設けられた取り付け用の穴に嵌
合して結合されている。
【0047】コレット保持突出部4に保持されたコレッ
ト7は、互いにλ/2の距離を隔てて設けられた第1の
支持部材3aと第3の支持部材3c及び第2の支持部材
3bと第4の支持部材3dとの間に位置しているため、
接合対象物22に付与する押圧力が均一化され、振動伝
達部材1に高荷重が付加された場合であっても振動伝達
部材1のたわみや変形が抑止されて超音波振動を高効率
で印加することができる。
ト7は、互いにλ/2の距離を隔てて設けられた第1の
支持部材3aと第3の支持部材3c及び第2の支持部材
3bと第4の支持部材3dとの間に位置しているため、
接合対象物22に付与する押圧力が均一化され、振動伝
達部材1に高荷重が付加された場合であっても振動伝達
部材1のたわみや変形が抑止されて超音波振動を高効率
で印加することができる。
【0048】本発明によるボンディングヘッド10は、
コレット保持突出部4に保持されたコレット7に圧接機
構15(図15に示す)からの荷重を印加するための固
定部材19が設けられている。図11に示すように、固
定部材19は第1固定部材19a及び第2固定部材19
bよりなり、振動子2及び振動伝達部材1の長手方向に
於ける中心軸に向かって支持部材3を拘束して、振動伝
達部材1を前記固定部材19に固定するようになってい
る。第1固定部材19aは、支持部材3と結合するする
ための、円形の穴及び長穴が設けられている。各穴の深
さは、固定部材19を結合したときに振動伝達部材1に
接触しない寸法となっている。円形の穴は、支持部材3
と嵌合するためのものであり、長穴は支持部材3とZ方
向に密着し、X方向に対してはフリーの状態である。ま
た、第2固定部材19bにも支持部材3と結合するため
の円形の穴又は長穴が設けられている。なお、支持部材
3を固定部材19に嵌合する個所は少なくとも1個所以
上設けるようにしている。振動伝達部材1が固定部材1
9と結合した状態では、超音波振動の進行方向には、拘
束されないため、振動伝達部材1の電気的なインピーダ
ンスの変化がなく、安定した振動が可能となる。
コレット保持突出部4に保持されたコレット7に圧接機
構15(図15に示す)からの荷重を印加するための固
定部材19が設けられている。図11に示すように、固
定部材19は第1固定部材19a及び第2固定部材19
bよりなり、振動子2及び振動伝達部材1の長手方向に
於ける中心軸に向かって支持部材3を拘束して、振動伝
達部材1を前記固定部材19に固定するようになってい
る。第1固定部材19aは、支持部材3と結合するする
ための、円形の穴及び長穴が設けられている。各穴の深
さは、固定部材19を結合したときに振動伝達部材1に
接触しない寸法となっている。円形の穴は、支持部材3
と嵌合するためのものであり、長穴は支持部材3とZ方
向に密着し、X方向に対してはフリーの状態である。ま
た、第2固定部材19bにも支持部材3と結合するため
の円形の穴又は長穴が設けられている。なお、支持部材
3を固定部材19に嵌合する個所は少なくとも1個所以
上設けるようにしている。振動伝達部材1が固定部材1
9と結合した状態では、超音波振動の進行方向には、拘
束されないため、振動伝達部材1の電気的なインピーダ
ンスの変化がなく、安定した振動が可能となる。
【0049】また、図12に示すように、振動子2を駆
動する発振器18は、所定の周波数を発振する発振回路
18aと、発振回路18aから発振される周波数により
駆動する駆動回路18bと、駆動回路18bの駆動周波
数を電力増幅する増幅回路18cと、振動子2への駆動
力を付与すると共に振動子2とのインピーダンスの整合
を行うタンク回路18dと、タンク回路18dの出力を
受けて発振回路18aに振幅帰還を行う振幅帰還回路1
8eとからなる。
動する発振器18は、所定の周波数を発振する発振回路
18aと、発振回路18aから発振される周波数により
駆動する駆動回路18bと、駆動回路18bの駆動周波
数を電力増幅する増幅回路18cと、振動子2への駆動
力を付与すると共に振動子2とのインピーダンスの整合
を行うタンク回路18dと、タンク回路18dの出力を
受けて発振回路18aに振幅帰還を行う振幅帰還回路1
8eとからなる。
【0050】以上の構成からなるボンディングヘッド1
0の振動伝達部材1の振動時の変位状態を視覚的に表し
たものを図13に示す。また、図14は、振動伝達部材
1のコレット保持突出部4付近を拡大して振動時の変位
状態を視覚的に表したものである。図13及び図14に
おける2点鎖線は、振動していないときの位置を表す。
また、メッシュ(要素)で示した振動伝達部材1は、振
動時の振動伝達部材1の各部の変位の状態を示してい
る。図13及び図14に示すように、振動時の振動伝達
部材1のコレット保持突出部4及びコレット7は、X方
向に変位しており、Z方向の変位は見られない。また、
図13に示すように、振動伝達部材1の第1の振動伝達
部1aのZ方向に於けるたわみが発生していない。これ
は、超音波振動子2による振動伝達部材1内の縦振動
と、第1の振動伝達部1aで発生するたわみ振動とが合
成された結果、X方向のみの振動が生成されるためであ
る。
0の振動伝達部材1の振動時の変位状態を視覚的に表し
たものを図13に示す。また、図14は、振動伝達部材
1のコレット保持突出部4付近を拡大して振動時の変位
状態を視覚的に表したものである。図13及び図14に
おける2点鎖線は、振動していないときの位置を表す。
また、メッシュ(要素)で示した振動伝達部材1は、振
動時の振動伝達部材1の各部の変位の状態を示してい
る。図13及び図14に示すように、振動時の振動伝達
部材1のコレット保持突出部4及びコレット7は、X方
向に変位しており、Z方向の変位は見られない。また、
図13に示すように、振動伝達部材1の第1の振動伝達
部1aのZ方向に於けるたわみが発生していない。これ
は、超音波振動子2による振動伝達部材1内の縦振動
と、第1の振動伝達部1aで発生するたわみ振動とが合
成された結果、X方向のみの振動が生成されるためであ
る。
【0051】本発明による第1の実施の形態としてのボ
ンディングヘッド10は、以下のような効果を奏する。
ンディングヘッド10は、以下のような効果を奏する。
【0052】振動伝達部材1の超音波振動の進行方向u
における全長がλに設定されており、全体が小型化され
ている。振動伝達部材1を支持固定する支持部材3及び
コレット保持突出部4は、振動伝達部材1の全長(λ)
の範囲内に配置され、コレット保持突出部4に保持され
たコレット7は、互いにλ/2の距離を隔てて設けられ
た第1の支持部材3aと第2の支持部材3bとの間に位
置しているため、接合対象物22に付与する押圧力が均
一化される。また、振動伝達部材1に高荷重が付加され
た場合であっても、振動伝達部材1のたわみや変形が抑
止可能で超音波振動を高効率で印加することができる。
第1の支持部材3a及び第2の支持部材3bは、超音波
振動の伝播に影響を及ぼさないノーダル・ポイントに設
けられ、それぞれ振動伝達部材1の両端から均等な距離
(λ/4)を隔てた位置に設けられ、振動伝達部材1が
片持支持とならないのでバランスよく保持され、接合対
象物22への押圧力を均一にすることができる。
における全長がλに設定されており、全体が小型化され
ている。振動伝達部材1を支持固定する支持部材3及び
コレット保持突出部4は、振動伝達部材1の全長(λ)
の範囲内に配置され、コレット保持突出部4に保持され
たコレット7は、互いにλ/2の距離を隔てて設けられ
た第1の支持部材3aと第2の支持部材3bとの間に位
置しているため、接合対象物22に付与する押圧力が均
一化される。また、振動伝達部材1に高荷重が付加され
た場合であっても、振動伝達部材1のたわみや変形が抑
止可能で超音波振動を高効率で印加することができる。
第1の支持部材3a及び第2の支持部材3bは、超音波
振動の伝播に影響を及ぼさないノーダル・ポイントに設
けられ、それぞれ振動伝達部材1の両端から均等な距離
(λ/4)を隔てた位置に設けられ、振動伝達部材1が
片持支持とならないのでバランスよく保持され、接合対
象物22への押圧力を均一にすることができる。
【0053】また、ボンディングヘッド10は、接合対
象物22を吸着する吸着部7を備えているが、ダクト部
8は、第1の振動伝達部1aの長手方向の中心線上に設
けられており、また、吸引部9は、第1の振動伝達部1
aの長手方向部の側面の略中心位置に設け、第1の振動
伝達部1aの長手方向部の一方の側面に吸引部と同等の
質量を有する吸引バランス部6を設けたいるため、振動
のバランスを崩すことなく、コレット保持突出部4は安
定した振動を行うことができる。また、コレット保持突
出部4に保持されたコレット7は、図13及び図14に
示したようにX方向にのみ振動が発生する。すなわち、
接合対象物22に対して平行に振動するため、接合が均
一に行われる。
象物22を吸着する吸着部7を備えているが、ダクト部
8は、第1の振動伝達部1aの長手方向の中心線上に設
けられており、また、吸引部9は、第1の振動伝達部1
aの長手方向部の側面の略中心位置に設け、第1の振動
伝達部1aの長手方向部の一方の側面に吸引部と同等の
質量を有する吸引バランス部6を設けたいるため、振動
のバランスを崩すことなく、コレット保持突出部4は安
定した振動を行うことができる。また、コレット保持突
出部4に保持されたコレット7は、図13及び図14に
示したようにX方向にのみ振動が発生する。すなわち、
接合対象物22に対して平行に振動するため、接合が均
一に行われる。
【0054】次に、本発明によるボンディングヘッド1
0を備えたボンディング装置について、図15を参照し
て説明する。
0を備えたボンディング装置について、図15を参照し
て説明する。
【0055】図15に示すように、ボンディング装置2
0は、接合対象物22及び接対象物22が接合される被
接合部材23が載置される載置台16と、接合対象物2
2に超音波振動を印加して接合対象物22としての半導
体チップと被接合部材23としての基板のリードとを接
合するボンディングヘッド10と、ボンディングヘッド
10を保持し、このボンディングヘッド10に押圧力を
付与する荷重機構15と、発振器18、制御部(CP
U)17とを有する。
0は、接合対象物22及び接対象物22が接合される被
接合部材23が載置される載置台16と、接合対象物2
2に超音波振動を印加して接合対象物22としての半導
体チップと被接合部材23としての基板のリードとを接
合するボンディングヘッド10と、ボンディングヘッド
10を保持し、このボンディングヘッド10に押圧力を
付与する荷重機構15と、発振器18、制御部(CP
U)17とを有する。
【0056】制御手段としての制御部(CPU)17
は、マイクロコンピュータ等で構成されて装置全体の制
御を行うものであり、外部の図示せぬ操作手段からの操
作指令に基づいて作動する。
は、マイクロコンピュータ等で構成されて装置全体の制
御を行うものであり、外部の図示せぬ操作手段からの操
作指令に基づいて作動する。
【0057】載置台16は、図示せぬ搬送手段により搬
送される被接合部材23を所定の位置に位置決め可能で
ある。しかして、載置台16を制御部17からの制御信
号に基づいて矢印x方向及びy方向(図15の紙面に垂
直な方向)の二次元方向に移動可能としてもよい。
送される被接合部材23を所定の位置に位置決め可能で
ある。しかして、載置台16を制御部17からの制御信
号に基づいて矢印x方向及びy方向(図15の紙面に垂
直な方向)の二次元方向に移動可能としてもよい。
【0058】圧接機構15は、モータ等を有しボンディ
ングヘッド10を矢印z方向に昇降動作させて位置決め
する駆動部15aと、モータ、エアシリンダ及び油圧シ
リンダ等で構成され、ロッド15cの突出量を可変して
先端部に取り付けられた固定部材19を介してボンディ
ングヘッド10による接合対象物22への押圧力を付与
する荷重機構部15bとで構成されている。また、駆動
部15aの移動量及び荷重機構部15bによるロッド1
5cの突出量は、制御部(CPU)17により制御され
る。
ングヘッド10を矢印z方向に昇降動作させて位置決め
する駆動部15aと、モータ、エアシリンダ及び油圧シ
リンダ等で構成され、ロッド15cの突出量を可変して
先端部に取り付けられた固定部材19を介してボンディ
ングヘッド10による接合対象物22への押圧力を付与
する荷重機構部15bとで構成されている。また、駆動
部15aの移動量及び荷重機構部15bによるロッド1
5cの突出量は、制御部(CPU)17により制御され
る。
【0059】次に、上記の構成からなるボンディング装
置20の動作について説明する。図15に示すように、
載置台16上に接合対象物22及び被接合部材23が載
置位置決めされると、駆動部15aが作動してボンディ
ングヘッド10が矢印z方向に下降して所定の高さに位
置決めされる。続いて、荷重機構部15bが作動してボ
ンディングヘッド10のコレット7が接合対象物22に
当接して一定の圧力で押圧して振動子2からの超音波振
動が印加されて接合対象物22と被接合部材23との接
合が行われる。次に、駆動部15a及び荷重機構部15
bを作動させてボンディングヘッド10を所定の高さま
で上昇させて次のボンディング接続に備える。そして、
前記動作を繰り返して接合対象物22と被接合部材23
とのボンディング接続を繰り返す。
置20の動作について説明する。図15に示すように、
載置台16上に接合対象物22及び被接合部材23が載
置位置決めされると、駆動部15aが作動してボンディ
ングヘッド10が矢印z方向に下降して所定の高さに位
置決めされる。続いて、荷重機構部15bが作動してボ
ンディングヘッド10のコレット7が接合対象物22に
当接して一定の圧力で押圧して振動子2からの超音波振
動が印加されて接合対象物22と被接合部材23との接
合が行われる。次に、駆動部15a及び荷重機構部15
bを作動させてボンディングヘッド10を所定の高さま
で上昇させて次のボンディング接続に備える。そして、
前記動作を繰り返して接合対象物22と被接合部材23
とのボンディング接続を繰り返す。
【0060】以上述べたように、本発明によるボンディ
ングヘッド10及びこれを備えたボンディング装置は、
コレット7が接合対象物22としてのICチップに対し
て平行な振動を行い、たわみ振動等の発生が無いため、
安定したボンディングが可能である。本発明によるボン
ディングヘッド10は、接合対象物22としてICチッ
プ等の電子部品、被接合部材23として基板上に形成さ
れたリードとのボンディング接続について述べたが、接
合対象物22及び被接合部材23として金属や合成樹脂
製の板状部材等のボンディング接続も可能である。
ングヘッド10及びこれを備えたボンディング装置は、
コレット7が接合対象物22としてのICチップに対し
て平行な振動を行い、たわみ振動等の発生が無いため、
安定したボンディングが可能である。本発明によるボン
ディングヘッド10は、接合対象物22としてICチッ
プ等の電子部品、被接合部材23として基板上に形成さ
れたリードとのボンディング接続について述べたが、接
合対象物22及び被接合部材23として金属や合成樹脂
製の板状部材等のボンディング接続も可能である。
【0061】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のボンディ
ングヘッドによれば、コレットは、互いにλ/2の距離
を隔てて設けられた第1の支持部材と第2の支持部材と
の間に位置しているため、接合対象物に付与する押圧力
が均一化される。また、振動伝達部材に高荷重が付加さ
れた場合であっても、振動伝達部材のたわみや変形が抑
止可能で超音波振動を高効率で印加することができる。
ングヘッドによれば、コレットは、互いにλ/2の距離
を隔てて設けられた第1の支持部材と第2の支持部材と
の間に位置しているため、接合対象物に付与する押圧力
が均一化される。また、振動伝達部材に高荷重が付加さ
れた場合であっても、振動伝達部材のたわみや変形が抑
止可能で超音波振動を高効率で印加することができる。
【0062】また、本発明のボンディングヘッドは、コ
レットの着脱を自在に行うことができ、また、コレット
のホーンへの取り付け状態が常に一定となるため、振動
特性に影響を与えることなく、安定したボンディングが
可能となる。
レットの着脱を自在に行うことができ、また、コレット
のホーンへの取り付け状態が常に一定となるため、振動
特性に影響を与えることなく、安定したボンディングが
可能となる。
【0063】また、本発明のボンディングヘッドのコレ
ットは、接合対象物に対して平行に振動するため、接合
対象物と被接合部材との接合を確実に行われるため、ボ
ンディング品質が向上する。
ットは、接合対象物に対して平行に振動するため、接合
対象物と被接合部材との接合を確実に行われるため、ボ
ンディング品質が向上する。
【図1】本発明によるボンディングヘッドの実施の形態
を示す斜視図である。
を示す斜視図である。
【図2】(a)は、図1に示すボンディングヘッドの平
面図、(b)は、図1に示すボンディングヘッドの正面
図、(c)は、図1に示すボンディングヘッドの振動モ
ードを示す図である。
面図、(b)は、図1に示すボンディングヘッドの正面
図、(c)は、図1に示すボンディングヘッドの振動モ
ードを示す図である。
【図3】(a)は、図1に示すボンディングヘッドの寸
法を示した平面図、(b)は、図1に示すボンディング
ヘッドの寸法を示した正面図である。
法を示した平面図、(b)は、図1に示すボンディング
ヘッドの寸法を示した正面図である。
【図4】第1の振動伝達部の下部のコレット保持突出部
及びコレットの断面図を示す。
及びコレットの断面図を示す。
【図5】コレット保持突出部へのコレットの取り付けを
示す断面図である。
示す断面図である。
【図6】コレット保持突出部へのコレットの取り付けた
状態を示す断面図である。
状態を示す断面図である。
【図7】ネジによるコレット保持突出部へのコレットの
固定を示した断面図である。
固定を示した断面図である。
【図8】コレットをコレット保持部の保持面からの左右
及び下からの力で保持する例を示した断面図である。
及び下からの力で保持する例を示した断面図である。
【図9】コレットをコレット保持部の保持面からの左右
及び斜め下からの力で保持する例を示した断面図であ
る。
及び斜め下からの力で保持する例を示した断面図であ
る。
【図10】適合子を使用して、コレットをコレット保持
突出部に取り付けた例を示した断面図である。
突出部に取り付けた例を示した断面図である。
【図11】本発明によるボンディングヘッドの振動伝達
部材の固定について示した図である。
部材の固定について示した図である。
【図12】本発明によるボンディングヘッドの振動子を
駆動する発振器の構成を示すブロック図である。
駆動する発振器の構成を示すブロック図である。
【図13】本発明によるボンディングヘッドの振動伝達
部材の振動時の変位状態を視覚的に表した図である。
部材の振動時の変位状態を視覚的に表した図である。
【図14】図13に示す振動伝達部材のコレット保持突
出部付近を拡大して 振動時の変位状態を視覚的に表し
た図である。
出部付近を拡大して 振動時の変位状態を視覚的に表し
た図である。
【図15】本発明によるボンディングヘッドを備えたボ
ンディング装置の構成を示す図である。
ンディング装置の構成を示す図である。
【図16】従来のボンディングヘッドの構成を示す図で
ある。
ある。
1 振動伝達部材
1a 第1の振動伝達部
1b 第2の振動伝達部
1bs1,1bs2 第2の振動伝達部の側面
1bt 第2の振動伝達部の上面
1bb 第2の振動伝達部の下面
1c 第3の振動伝達部
1cs1,1cs2 第3の振動伝達部の側面
1ct 第3の振動伝達部の上面
1cb 第2の振動伝達部の下面
2、50 振動子
3 支持部材
3a 第1の支持部材
3b 第2の支持部材
3c 第3の支持部材
3d 第4の支持部材
4 コレット保持突出部
4a テーパ面
4b 位置決め溝
4c コレット保持部
4ca 保持面
4cb ネジ穴
4cc ネジ通し穴
4d 割
5 バランス部
6 吸引バランス部
7,52 コレット(吸着子)
7a 吸着面
7b 吸着穴
7c 位置決め突起部
7d 被保持面
8 ダクト部
9 吸引部
10 ボンディングヘッド
12 適合子
13 ネジ
14 ケーブル
15 圧接機構
15a 駆動部
15b 荷重機構部
15c ロッド
16 載置台
17 制御部(CPU)
18 発振器
19 固定部材
19a 第1固定部材
19b 第2固定部材
20 ボンディング装置
22 接合対象物(半導体チップ)
23 被接合部材
51 超音波ホーン
53 支持具
Claims (5)
- 【請求項1】 超音波振動を印加して接合対象物と被接
合部材とを接合するボンディングヘッドであって、 超音波振動を発生する振動子と、 前記超音波振動の1波長をλとして、超音波振動の進行
方向におけるλ/2の位置を中心としてdの長さを有す
る第1の振動伝達部と、 該第1の振動伝達部と前記振動子間に結合されて前記進
行方向における(λ−d)/2の長さを有し、前記第1
の振動伝達部に向かって次第に幅広となるテーパ面を側
面に有する第2の振動伝達部と、 該第1の振動伝達部の他端に結合されて前記進行方向に
おける(λ−d)/2の長さを有し、前記第1の振動伝
達部に向かって次第に幅広となるテーパ面を側面に有す
る第3の振動伝達部とを有する振動伝達部材と、 前記第2の振動伝達部及び前記第3の振動伝達部の超音
波振動の節の位置に設けられた支持部材と、 ボンディングツールとしてのコレットと、 前記第1の振動伝達部の下部に、前記コレットを着脱可
能に取り付けられるコレット保持突出部とを有すること
を特徴とするボンディングヘッド。 - 【請求項2】 前記コレット保持突出部は、前記振動伝
達部材の超音波振動の進行方向の面にテーパを設けたこ
とを特徴とする請求項1記載のボンディングヘッド。 - 【請求項3】 前記コレット保持突出部は、ダクト部
と、該ダクト部の下端に設けられて前記コレットを位置
決めする位置決め溝と、弾性により前記コレットを保持
するコレット保持部とからなることを特徴とする請求項
1記載のボンディングヘッド。 - 【請求項4】 前記コレットは、補助金具としての適合
子を介してコレット保持突出部に保持されることを特徴
とする請求項1記載のボンディングヘッド。 - 【請求項5】 超音波振動を印加して接合対象物と被接
合部材とを接合するボンディングヘッドを有するボンデ
ィング装置であって、 超音波振動を発生する振動子と、 前記超音波振動の1波長をλとして、超音波振動の進行
方向におけるλ/2の位置を中心としてdの長さを有す
る第1の振動伝達部と、 該第1の振動伝達部と前記振動子間に結合されて前記進
行方向における(λ−d)/2の長さを有し、前記第1
の振動伝達部に向かって次第に幅広となるテーパ面を側
面に有する第2の振動伝達部と、 該第1の振動伝達部の他端に結合されて前記進行方向に
おける(λ−d)/2の長さを有し、前記第1の振動伝
達部に向かって次第に幅広となるテーパ面を側面に有す
る第3の振動伝達部とを有する振動伝達部材と、 第2の振動伝達部及び第3の振動伝達部の超音波振動の
節の位置に設けられた支持部材と、 ボンディングツールとしてのコレットと、 前記第1の振動伝達部の下部に、前記コレットを着脱可
能に取り付けられるコレット保持突出部とを有するボン
ディングヘッドを備え、 前記ボンディングヘッドを駆動する圧接機構と、 前記ボンディングヘッド及び前記圧接機構の制御を行う
制御手段とを有することを特徴とするボンディング装
置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001244544A JP2003059972A (ja) | 2001-08-10 | 2001-08-10 | ボンディングヘッド及びこれを備えたボンディング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001244544A JP2003059972A (ja) | 2001-08-10 | 2001-08-10 | ボンディングヘッド及びこれを備えたボンディング装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003059972A true JP2003059972A (ja) | 2003-02-28 |
Family
ID=19074458
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001244544A Pending JP2003059972A (ja) | 2001-08-10 | 2001-08-10 | ボンディングヘッド及びこれを備えたボンディング装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003059972A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006156970A (ja) * | 2004-10-25 | 2006-06-15 | Bondotekku:Kk | 超音波接合用共振器 |
JP2006210534A (ja) * | 2005-01-26 | 2006-08-10 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp | 実装工具 |
JP2007053181A (ja) * | 2005-08-17 | 2007-03-01 | 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 |
JP2008108885A (ja) * | 2006-10-25 | 2008-05-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 部品接合装置および部品接合ツール |
-
2001
- 2001-08-10 JP JP2001244544A patent/JP2003059972A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006156970A (ja) * | 2004-10-25 | 2006-06-15 | Bondotekku:Kk | 超音波接合用共振器 |
JP2006210534A (ja) * | 2005-01-26 | 2006-08-10 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp | 実装工具 |
JP2007053181A (ja) * | 2005-08-17 | 2007-03-01 | 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 |
JP4665657B2 (ja) * | 2005-08-17 | 2011-04-06 | パナソニック株式会社 | ボンディングツールおよびボンディング装置 |
JP2008108885A (ja) * | 2006-10-25 | 2008-05-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 部品接合装置および部品接合ツール |
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