JP2527399B2 - ワイヤ―・ボンダ―・システム - Google Patents
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
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Description
として使用し、極めて細いワイヤーを接着面に超音波溶
着するワイヤー・ボンダー・システムであり、特に、高
周波の電力をトランスデューサに安定して供給し、この
電力を超音波溶着エネルギーに効率よく変換できるワイ
ヤー・ボンダー・システムに関するものである。
けられた工具を介し、超音波振動を極めて細いワイヤー
に印加して、このワイヤーを接着面に精確に超音波溶着
する際には、高い周波数の電力を電源装置からトランス
デューサに安定して供給し、この電力をトランスデュー
サで機械的な振動に効率よく変換できることが重要であ
り、このためのワイヤー・ボンダー・システムが種々提
案されている。
テムを使用した超音波溶着の一例を示すもので、このワ
イヤー・ボンダー・システムは、高周波の電力を供給す
る電源装置1と、この電源装置1に配線され機械的な振
動を発生し、この振動の有効成分を拡大するトランスデ
ューサ2と、このトランスデューサの拡大側に取り付け
られ、拡大された有効成分を使用して導電性のワイヤー
3を接着面に超音波溶着する工具4とにより構成されて
おり、図示しないワイヤー・ボンディング・マシンに組
み込まれ、置台5に載置された半導体部品6等を配線す
るようになっている。
器1aと、この信号の周波数をトランスデューサ2の振
動特性に適合した値に自動的に同調させつつ、この信号
の電力を増幅して所定の電圧値、あるいは電流値に安定
化する増幅器1bとを有しており、高周波の電力を常に
最適の周波数と電圧値、あるいは電流値とでトランスデ
ューサ2に配線を介して供給するようになっている。
電力を機械的な振動に変換する振動子8を一方の端に設
け、変換された振動の有効成分のみを抽出するコーン9
を介して、抽出された有効成分の振幅を拡大するホーン
10を他方の端に連結して設けており、トランスデュー
サ2全体の重量を図示しないワイヤー・ボンディング・
マシンに支点9bで支持しつつ、拡大側を所定距離だけ
上下方向および左右方向(矢印)11に回動させて前後
方向(矢印)12に移動させ得るようになっている。
部10aを振幅の拡大側に設けており、このクランプ部
10aに工具4の取り付け側を差し込みこれを締め付け
るスクリュー13で固定するようになっている。
円柱状を有するキャピラリ4と、および細い管状の穴を
軸方向に対し所定角度傾け溶着側に寄せて設け半円柱状
を有するウェッヂとのいずれかを使用しており、これら
の工具4は溶着側を尖らせ、他方の側をホーンのクラン
プ部10aに固定するようになっている。
の薄片を複数枚の電極と交互に重ね合わせて構成された
電歪振動子8と、及び磁歪効果素子を使用した複数のコ
アにそれぞれコイルを巻いて構成された磁歪振動子との
いずれかを使用しており、電歪振動子には所定値に安定
化した電圧を、及び磁歪振動子には所定値に安定化した
電流を電源装置1からそれぞれ供給するようになってい
る。
したものもあり、この際には載置された半導体部品6を
加熱し溶着エネルギーを補うようになっている。半導体
部品6は多数の導体パターンをプリント配線された基板
6aと、この基板にダイボンディングされ表面に多数の
アルミニウム、金蒸着、及びハイブリッドの電極6bを
設けた集積回路チップ6cとにより構成されており、極
めて細い導電性のワイヤー3を使用してこれら導体パタ
ーンとアルミニウム電極6bとを配線するようになって
いる。
システムの取り扱い要領及び作動を説明する。配線に使
用するワイヤー3は極めて細い金線、アルミニウム線及
び稀には銅線等であって、主に金線及び銅線を使用する
場合にはキャピラリを、及び各素材の線を使用する際に
はウェッヂを工具4としてトランスデューサに取り付け
て配線するようになっている。金線をワイヤー3に使用
する際には一般的に半導体部品6を図示しないヒータで
予め加熱しておく。以下、金線をキャピラリで配線する
場合について述べる。
ンの電源スイッチを予め投入しておき、電源装置1に高
周波の電力を発生させると共に、置台5の図示しないヒ
ータを必要に応じ発熱させ載置された半導体部品6を予
め所定温度に加熱しておく。他方、図示しないワイヤー
の支持具から金線3を繰り出し、これをキャピラリ4の
管状の穴4aに固定側から通して溶着側に突出させ突出
した金線3の先端を図示しない溶解するトーチでボール
ボンディングに適合した球状に形成しておく。
に配線する作業に移る。先ず、図示しないワイヤーボン
ディング・マシンの制御部を操作し、キャピラリ4の溶
着側を集積回路チップ6cに設けられた任意のアルミニ
ウム電極6bの上方に移動して、この溶着側から突出し
た金線3をこの電極6bの表面に接触させ、更にキャピ
ラリ4の軸方向に所定の圧力(矢印)14を加えて接触
した金線3をキャピラリ4の溶着側で電極6bに押し付
ける。
からトランスデューサ2に供給し、供給された電力をト
ランスデューサ2の軸方向に同じ高周波で振動する機械
的な振動に変換して、変換された振動の有効成分のみを
増幅しキャピラリ4に伝達する。この際、前記したトラ
ンスデューサ2を構成する各部は自己の物理的な特性に
適合した固有の共振周波数を有しており、振動子8、コ
ーン9、及びホーン10の軸方向の長さを所定値に設定
し所定の周波数にこの各部が共振するようになってい
る。
ー・システムを使用して機械的な振動を伝達する説明図
であって、図5で説明した際の各部と同じ部分に同じ符
号を付けて示し説明を省略する。15はこのトランスデ
ューサ2が期待通り作動し、これら各部が適正に共振し
ている際の振幅を示した曲線であり、16はこの曲線の
原点軸でこの軸上では振幅が理論上は零であることを示
している。
の接続部の振幅であり、18はコーン9とホーン10と
の連結部の振幅で、19はホーン10とキャピラリ4と
の固定部の振幅である。これらの各部では共振の振幅を
極大化させており、機械的な振動が最も効率よく伝達さ
れるようになっている。他方、20は振動子に使用する
振動素子の重ね合わせ面の振幅であり、21はトランス
デューサ2を支持する支点9bの振幅である。これらの
部分では逆に振幅は零に、即ち共振の際の変位を零にし
ており、変換された機械的な振動が重ね合わせ面で電気
的な振動に逆変換したり、あるいは支点9bから外部へ
漏出したりする損失を阻止するようになっている。
スデューサ2は電源装置1からこれに供給される電力を
最も効率よく機械的な振動に変換し、この振動をも最も
少ない損失でキャピラリ4に伝達することができる。こ
の事実を言い換えれば、電源装置1から供給される電力
のインピーダンスがこの際には最も小さくなることを意
味する。
なワイヤー・ボンダー・システムを使用して拡大側にキ
ャピラリ4を取り付け、半導体部品6等に導電性のワイ
ヤー3を配線する際、次に述べるような問題点があっ
た。図7はキャピラリの種類を説明する拡大図である。
キャピラリには国際基準としての全長と直径があり、そ
の全長は型を示す呼称により異なり次の通りである。 S タイプ : 全長は0.250インチ/6.35 mm L 〃 : 〃 0.375 〃 /9.525〃 XL 〃 : 〃 0.437 〃 /11.1 〃 XXL 〃 : 〃 0.470 〃 /12.0 〃 16mm 〃 : 〃 0.630 〃 /16.0 〃 その直径は1/16インチのものが主流であり、稀には
1/8インチのものもある。
のがあり、図7において、(a)は30°のテーパ状の
先端を有するもので、(b)は20°のテーパ状の先端
を有するもので、(c)は30°のテーパ状の先端とほ
ぼ2倍の直径とを有するもので、(d)は30°のテー
パ状の先端を更に後記して詳しく述べるボトルネック状
に加工したものである。
あり、図8の(a)はボトルネック状に加工した先端を
有する図7の(d)におけるキャピラリをI−I方向か
ら視た断面図である。キャピラリ4に前記した様に設け
た管状の穴4aは、その溶着側へ向かいテーパ状に先細
りとなるインサイドコーンを有しており、このインサイ
ドコーンの角度Aは10°のものが主流であり、稀には
15°,20°,及び24°のものもある。
パッケージの壁との干渉を説明する図である。実際の半
導体部品は外郭を形成するパッケージ6dを有してお
り、外部からこのパッケージ6dを貫通するリード6c
を設け、このリード6cの表面に配線するワイヤー3を
超音波溶着するようになっている。この際に、図7の
(a)ないし(c)のキャピラリ4は溶着側の側面をパ
ッケージ6dの立上る壁に当ててしまい、本来の最適な
溶着位置に到達することができないので、パッケージ6
dと干渉する2辺C1,C2を有する三角状の部分を取
り除かねばならない。
する部分拡大図である。図10の(a)はキャピラリの
溶着側の側面を一方向から部分的に削除しており、図9
で前記したパッケージ6dの三角状の部分と干渉しない
様になっている。また、図10の(b)ないし(d)は
キャピラリの溶着側の側面を複数の方向から、あるいは
全方向から部分的に削除したボトルネック状を有してお
り、各種のパッケージとそれぞれに干渉しないばかり
か、高密度化された印刷配線及び電極に既に溶着された
ワイヤーとも干渉しないで最適の溶着位置に到達するこ
とができる様になっている。
イヤー・ボンディング技術が開発された当初にはガラス
を素材として製作されていたが、その後殆どこの素材は
使用されなくなり代わりにタングステン・カーバイド材
とチタン・カーバイド材とが使用された。これらカーバ
イド系の素材はガラス材に比べ強度は高いがキャピラリ
としての寿命が短いので、今日ではセラミック系の素材
が主流として使用されるようになった。
のに改良され更に寿命の長いキャピラリが開発されつつ
あり、高密度セラミック材から多結晶ルビー及びサファ
イア、続いて単結晶ルビー及びサファイア、更にシリコ
ン・アルミナム・ナイトライド及び先端にサファイア・
チップを設けた複合セラミック材へと各種の素材が価格
と寿命の必要性に従って使いわけられている。
の(e)で示す半円柱状を有するウェッヂを使用するこ
とがある。図8の(b)は図7の(e)におけるウェッ
ヂをII-II方向から視て部分的に拡大した断面図であ
る。このウェッヂを使用した工具4は、前記した様に軸
方向から傾けて管状の穴4aを設けており、アルミニウ
ムを素材とした極めて細いワイヤー3をこの穴4aに通
し溶着側へ突出させて、このワイヤー3を尖った先端で
所定の長さに切断しつつ特定の方向に沿って半導体部品
上の多数の電極及びリードに連続的に配線できるように
なっている。
しての全長と直径があり、その全長は3/4インチと1
インチとでその直径は1/16インチと1/8インチと
3/32インチとのものが主流であり、稀には2mmと3
mmとのものもある。これらウェッヂの材質はタングステ
ン・カーバイド材を素材としている。
は、この半導体部品の種類や配線作業の内容に従って上
面の起伏が異なる台を使用したり、ワイヤー・ボンディ
ング・マシン自体も用途に従って各部の位置関係が異な
るマシンを使用したりするので、これらの異なる起伏や
位置関係を回避して配線できるようにキャピラリ及びウ
エッヂをトランスデューサから突出させて取り付けるよ
うにしている。
形状のキャピラリ及びウェッヂ(以下、工具という。)
を、配線すべき半導体部品とワイヤーとの寸法や種類に
従い選択してトランスデューサに取り付け図示しないワ
イヤー・ボンディング・マシンに使用するようになって
いる。従って、トランスデューサは前記したそれぞれの
工具を使用して機械的な振動を効率的に伝達できること
が要求される。つまり前記したように、電源装置から供
給される電力のインピーダンスの値znをそれぞれの際
に低く安定して維持できることが必要になる。
ューサに取り付ける方法について詳しく説明する。図1
4は従来の取り付け方法を説明する流れ図である。この
従来の方法の主要部は先ず、選択された工具をトランス
デューサに取り付ける条件を設定する準備の段階31を
設け、この段階31に続けて、この設定された条件を回
避すべきか否か判定する回避の段階32を設けて構成し
てあった。
トランスデューサから突出させる長さln を配線作業の
条件に適合した初期値Lに設定すると共に、工具をトラ
ンスデューサに固定するスクリューの締め付けるトルク
tn を工具の種類に適合した予め決められた所定値Tに
設定するようになっていた。
トランスデューサに固定する調整の段階33を最初に設
け、この段階33に続けて、このトランスデューサを試
しに作動させる試行の段階34を次に設け、またこの段
階34に続けて、作動した結果を判定する判定の段階3
5を最後に設け、この段階35から分岐して調整の段階
33に戻り合流しつつ、判定された結果に従って取り付
ける条件を変更する補正の段階36を設けて構成してい
た。
け工具をトランスデューサから突出させ、設定されたト
ルクtnで固定するスクリューを締め付けて、この工具
をトランスデューサに仮りに固定するようになってい
る。
ンディング・マシンの制御部を操作して、半導体部品に
設けた図示しない試験電極の表面に、球状をしたワイヤ
ーの先端を接触させ、更に工具の軸方向に所定の圧力を
加えて、図示しない試験電極にこの先端を工具の溶着側
で押し付けておき、電源装置から高周波の電力をトラン
スデューサに供給し配線するワイヤーを試しに溶着して
おり、この加えられた圧力は次に詳しく説明する判定の
段階35において取り除くようになっている。
れたワイヤーの品質を、熟練した配線の作業者が目視に
て鑑定し今回の品質が所定の基準に達しているか否かを
判定しており、この基準に到達するまで次に詳しく説明
する補正の段階36を介して調整と、試行と、及び判定
とのそれぞれの段階33,34,35を順に継続して繰
り返すようになっている。
れた結果が継続して繰り返すことになった場合には、今
回の調整の段階33で工具を突出させた長さln を作業
者の経験に従って補正し、補正された長さln+1 を次回
の調整の段階33で新たに使用するようになっている。
尚、37は作業の開始で、38は作業の終了である。
おいて、配線作業の内容を変更するためにトランスデュ
ーサに取り付ける工具を異なる種類のものに取り替えた
際に、この供給される電力のインピーダンスが非常に不
安定になりそれ以後の溶着が不精確になってしまうこと
があった。あるいは、このインピーダンスが大きく増加
し配線作業を継続することができなくなってしまうこと
もあった。
ラリの取り付け位置との関係を説明する図であり、縦軸
は電源装置から供給される電力のインピーダンスの値z
nをオーム単位の値(Ω)で示し、横軸はトランスデュ
ーサの先端に差し込まれたキャピラリの溶着側を突出さ
せる長さlnをミリメートル単位の値(m/m)で示し
ている。23は高密度セラミック材を素材とした材質の
キャピラリをトランスデューサに取り付けて、このキャ
ピラリの突出する長さを変化させた際の電力のインピー
ダンスの値znを示す曲線であり、この突出する長さl
nをおよそ4.5mmにした場合(斜線部)27に、この
インピーダンスの値znの極大値2 4が生ずることを
示している。
記と同様の曲線であり、同じくおよそ6mmの場合(斜視
部)28で極大値26があることを示している。つま
り、仮に一連の配線工程において、高密度セラミック材
のキャピラリをおよそ6mmの長さだけ突出させてトラン
スデューサに取り付け、安定した溶着を行った後に、こ
のキャピラリを多結晶ルビー材のものと取り替えて同じ
長さでトランスデューサに取り付け、再び同様のボンデ
ィングを継続しようとした際には供給される電力のイン
ピーダンスの値znはほぼ極大値26となっており、こ
れ以降の溶着のために充分な超音波エネルギーを供給す
ることができないので、もはや配線作業を継続すること
ができなくなってしまう。
した極大値24,26をとるように、キャピラリが突出
する長さを設定してある際には、電源装置から供給され
る電力の周波数もトランスデューサの特性に最適な共振
周波数を維持することができず、これとは異なる周波数
に移ってしまうことがあった。図12,13は電源装置
からトランスデューサに供給される高周波の電力の周波
数とアドミタンスとの関係を説明する図であり、横軸は
この周波数fが右方向に、縦軸はこのアドミタンスの値
yが上方向に、それぞれ増加することを示している。こ
こで、このアドミタンスの値yは供給される電力のイン
ピーダンスの値znの逆数である。
力のインピーダンスの値znを極小値にできるように、
この電力の周波数fを自動的に調整するので、この周波
数fがワイヤー・ボンダー・システムの物理的な特性に
適合した共振周波数F0 に同調している際に、このワイ
ヤー・ボンダー・システムを使用して安定に溶着を行う
ことができる。
が前記したようにほぼ極大値となるような長さlnで、
工具を突出させトランスデューサに取り付けている際に
は、ワイヤー・ボンダー・システムの共振周波数F0 の
近傍を含みこの周波数の帯域(斜線部)29において、
インピーダンスの値znが極大値(即ち、アドミタンス
の値yは極小値)となる周波数F2がここに発生するの
で、共振周波数F0 は相対的に消滅してしまう。これに
伴い、この周波数F2の近傍(斜線部)30で両側に本
来の共振状態と類似した新たなインピーダンスの値zn
が極小値(即ち、アドミタンスの値yは極大値)を与え
る周波数F1 ,F3 が同じく相対的に発生することにな
る。
される共振周波数F0 の近傍において、インピーダンス
の値znが極小値となる(即ち、アドミタンスの値yは
極大値となる)供給される電力の周波数に自動的に同調
させるようになっているので、図13において消滅して
しまった本来の共振周波数F0 の代わりに、前記したよ
うに発生するインピーダンスの値znが極小値(即ち、
アドミタンスの値yは極大値)を与えるそれぞれの周波
数F1 ,F3 のいずれかに誘引されてこれらに同調して
しまった。
合するように期待される値から大きく外れた値の周波数
を使用した電力をトランスデューサに供給するようにな
ってしまうので、この電力のエネルギーは機械的な振動
に振動子で変換されても、図5で述べたようにはトラン
スデューサ内を適正に伝達されず、振動阻止の重ね合わ
せ面とトランスデューサを支持する支点等とでエネルギ
ーの損失を生じてしまい精確に溶着を行うことができな
くなってしまった。この様に、工具を配線作業の用途に
従って異なる種類のものに交換すると、供給される電力
は、(1)効率よく振動のエネルギーに変換され伝達さ
れず、(2)周波数が不安定になるので、それ以後は、
ワイヤーを不正確に溶着する様になってしまう。本発明
は前述の問題点に鑑み、高周波の電力をトランスデュー
サに安定して供給し、この電力を超音波溶着エネルギー
に効率よく変換できるワイヤー・ボンダー・システムを
提供することを課題とする。
め、本発明では次の手段を構成した。 (1)高周波の電力を発生する電源装置と、前記電源装
置に配線され前記電力を機械的な振動に変換し、前記振
動の有効成分を抽出して振動を拡大するトランスデュー
サと、前記トランスデューサの拡大側に取り付けられ前
記拡大された振動を使用し、配線用のワイヤーを超音波
溶着するキャピラリとにより構成されるワイヤー・ボン
ダー・システムにおいて、前記キャピラリの溶着側を前
記トランスデューサから突出させる長さを調整し、前記
電力が極小化する前記長さを回避する位置で、前記キャ
ピラリを前記トランスデューサに固定することを特徴と
するワイヤー・ボンダー・システム。 (2)前記電力が極小化する前記長さを探索する手段を
設けており、前記電力を供給するインピーダンスを判定
して探索した長さを回避するようになっている請求項1
に記載のワイヤー・ボンダー・システム。 (3)前記電力が極小化する前記長さを探索する手段を
設けており、前記工具に圧力を付加して探索した長さを
回避するようになっている請求項1及び請求項2に記載
のワイヤー・ボンダー・システム。 (4)前記電力が極小化する前記長さを回避する手段を
設けており、前記トランスデューサを軸方向に伸縮して
回避するようになっている請求項1ないし請求項3に記
載のワイヤー・ボンダー・システム。 (5)前記電力が極小化する前記長さを表示する手段を
設けており、前記表示された前記長さを回避するように
なっている請求項1に記載のワイヤー・ボンダー・シス
テム。
値(即ち、アドミタンスの値yは極小値)となる固有の
周波数を発生させる長さを回避して、工具をトランスデ
ューサに取り付けるので、電源装置で周波数を安定しト
ランスデューサで振動を効率よく伝達して高周波の電力
を機械的な振動に変換できる。
する。尚、図中の符号については、従来の技術を説明し
た際の各部と同じ部分に同じ符号を付して示し、説明を
省略する。図1は本発明を実施するために、選択された
工具(即ち、キャピラリ及びウェッヂ等である。)をト
ランスデューサに取り付ける方法の第1の実施例を示す
流れ図である。
トランスデューサに取り付ける際に回避すべき条件を設
定する準備の段階41を設け、この段階41に続き、こ
の条件を回避して工具をトランスデューサに固定する回
避の段階42を設けて構成しており、図14に示した従
来例における従来の準備の段階31を本発明の準備の段
階41に、従来の回避の段階32を本発明の回避の段階
42にそれぞれ置き換えるようになっている。
回避すべき条件は工具の種類及び材質により固有のもの
であるので、この条件が一旦設定されてしまえばその後
の条件も同一になり、従ってこの準備の段階41はその
後の配線作業では大部分を取り除くことができるように
なる。
トランスデューサから突出させる長さlnを仮に充分に
短い初期値Lに設定すると共に、この工具をトランスデ
ューサに固定するスクリューを締め付けるトルクtn を
工具の種類に適合した予め決められた所定値Tに設定す
る仮設定の段階43を最初に設け、この段階43に続け
て、トランスデューサに供給する電力を判定する基準値
となるインピーダンスの値znを仮に充分に少ない初期
値Zに設定する仮設定の段階44を次に設けている。
44に続けて、このトランスデューサに供給する電力を
ほぼ極小値にする際の工具を取り付ける条件を求める探
索の段階45を更に設け、この段階45に続けて、工具
をトランスデューサから突出させる長さln を、実際に
工具を取り付ける際に回避すべき長さLescに設定す
る本設定の段階46を最後に設けて構成されている。
た本設定の段階46において設定された長さLescを
回避し、工具をこの回避した長さだけトランスデューサ
から突出させて、同じく説明した仮設定の段階43にお
いて設定されたトルクTを使用し、固定するスクリュー
を締め付けてこの工具をトランスデューサに固定する調
整の段階47のみからなっており、図14に示した従来
例における従来の調整の段階33を本発明の調整の段階
47に置き換え、従来の試行、判定、補正のそれぞれの
段階34,35,36を取り除くようになっている。
尚、48,49は結合子である。
例を説明する部分的な流れ図である。この第2の実施例
の方法の主要部は、図1に示した探索の段階45を具体
化したもので、これら以外は第1の実施例の方法と何ら
変わるところはない。
具をトランスデューサに仮に取り付ける調整の段階33
を最初に設け、この段階33に続けて、このトランスデ
ューサを試しに作動させる試行の段階51を次に設け、
またこの段階51に続けて、作動させた状態を計測する
計測の段階52を更に設け、更にこの段階52に続け
て、計測した結果を判定する第1の判定の段階53を最
後に設け、この段階53から分岐して調整の段階33に
合流し戻りつつ、判定された結果に従って探索する条件
を変更する補正の段階54を設けて構成している。
力をトランスデューサに供給するようになっている。計
測の段階52は、供給される電力に対する電流値を測定
し、この電力の電圧値を測定された電流値で割り算し
て、電力を供給するインピーダンスの値znの値を計算
するようになっている。
計算された値を使用して変化するインピーダンスの値z
nの曲線を図11で詳しく述べた様にして作成し、この
インピーダンスの値znの曲線上において、計測の段階
52で計算された今回の値をznを基準の値zn-1と比
較して今回の値znがほぼ極大値であるか否かを判定し
てから、この基準の値zn-1を今回の値znと置き換え
て次回の基準値を新たに設定しており、今回の値znが
ほぼ極大値になるまで後記して詳しく説明する補正の段
階54と、調整と、試行と、計測と、及びこの判定との
それぞれの段階33,51,52,53を順に継続して
繰り返すようになっている。
判定された結果が継続して繰り返すことになっている場
合には、今回の調整の段階33で工具を突出させた長さ
lnを所定の長さだけ補正し、補正された長さln+1 を
次回の調整の段階33で新たに使用するようになってい
る。ここで、正及び負の符号を条件に従って選択し、補
正するための所定の長さに付与するようになっている。
例を説明する部分的な流れ図である。この第3の実施例
の方法の主要部は、図2に示した計測の段階52に続け
て、第1の再試行55と、再計測56との各段階を付加
して設け、第1の判定の段階53を第2の判定の段階5
7と置き換えたもので、これら以外は第2の実施例の方
法と何ら変わるところはない。
イヤー・ボンディング・マシンの制御部を操作して、工
具の溶着側を再計測するために設けた図示しない試験電
極の表面に接触させ、更に図5において述べた様に工具
の軸方向に所定の圧力(矢印)14を加えて、工具を図
示しない試験電極に押し付けておき、電源装置から高周
波の電力をトランスデューサに供給しており、この加え
られた圧力(矢印)14は後記して詳しく述べる第2の
判定の段階57において取り除くようになっている。
5で供給する電力のインピーダンスの値zn′の値を計
算すること以外は第2の実施例の計測の段階52と何ら
変わるところはない。第2の判定の段階57は前記した
計測と再計測との段階52,56で計算されたインピー
ダンスの値znのそれぞれの値zn,zn′を相互に比
較し、再計測の段階56で計算された値zn′の方が前
者の値znより減少するか否かを判定しており、計算さ
れたインピーダンスの値zn′の値が、再計測の段階5
6での値zn′の方が計測の段階52での値znより減
少するまで、補正と、調整と、試行と、計測と、第1の
再試行と、再計測と、及びこの第2の判定とのそれぞれ
の段階54,33,51,52,55,56,57を順
に継続して繰り返すようになっている。
の実施例を説明する部分的な流れ図でもある。この第4
の実施例の方法の主要部は、第1の再試行の段階55を
第2の再試行の段階61と置き換えたもので、これ以外
は第3の実施例の方法と何ら変わるところはない。
クレンチのダイアルを操作して、図1における準備の段
階41での仮設定の段階43で予め設定された締め付け
るトルクtn の値を所定量だけ増加して補正し、この補
正された値tn′を使用して、工具を固定するスクリュ
ーを更に締め付けており、補正された値tn′は第2の
判定の段階57において再び、仮設定の段階43で予め
設定された元の締め付けるトルクtn の値に復帰するよ
うになっている。
例を説明する図である。図4において、縦軸は工具をト
ランスデューサから突出させる長さlnをミリメートル
単位の値で上方向に、横軸はコーンとホーンの連結部か
らクランプ部までの長さlhが右方向に増加して変化す
ることを示しており、この長さlhを短縮するに従って
突出させる長さlnを伸長することができるようになっ
ている。この第5の実施例の方法は、図1に示した第1
の回避の段階42を第2の回避の段階62に置き換えて
設けたもので、これ以外は第1の実施例の方法と変わる
ところはない。
の段階41における本設定の段階46で設定された長さ
Lescを参照し、図5に示す様に工具を取り付けてあ
るトランスデューサ2の構成部品であるホーン10と、
高周波の電力から変換された機械的な振動の有効成分の
みを抽出するコーン9とを連結している連結部を操作し
て、ホーン10上でこの連結部から工具を取り付けるク
ランプ部10aまでの予め設定された長さLh1 を所定
長だけ調整しホーン10を調整された長さLh 2 で固定
しており、図11に示したインピーダンスの値znの極
大値24,26及びこの極大値の近傍である領域(斜線
部)27,28の発生を回避し、突出させる工具の長さ
ln を配線作業の内容に最適な長さに維持することがで
きるようになっている。
た後の長さLh2 をトランスデューサ上に表示するよう
にしてもよい。尚、本発明は前述の実施例にのみ限定さ
れるものではなく、例えば工具自体に標示マークを設
け、この工具をトランスデューサに取り付ける際に回避
すべき突出する長さを指示するようにしても、また電源
装置の増幅器に電力を供給するインピーダンスの値zn
の極大化を検出し表示する回路を設けるようにしてもよ
い。
り付けても、置台に載置する半導体部品は一般の電気部
品であっても、配線するワイヤーはその他の素材であっ
てもよいことなど、その他、本発明の要旨を逸脱しない
範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。
がある。 (1)試行的に工具を軸方向に圧縮するか、あるいは固
定スクリューを更に強く締め付けるかして、トランスデ
ューサから工具への振動の伝達特性を物理的に変化させ
るとともに、高周波の電力を供給するインピーダンスの
値znが減少するか否かを検査するので、この際の工具
を突出させる長さを回避すべき長さか否か容易に判定し
て回避できる。 (2)また、この供給するインピーダンスの値znがほ
ぼ極大値となる際の工具を突出させる長さを計測するの
で、この長さを精確に回避することができる。 (3)更に、前項(2)で計測した長さが仮に溶着作業
に不適当であったとしても、トランスデューサのホーン
部分の長さを調整して振動の伝達特性を物理的に変化さ
せるので、作業に最適な状態でこの長さを回避すること
ができる。 前記した(1)ないし(3)の結果、電源装置で周波数
を安定し、トランスデューサで振動を効率よく伝達して
高周波の電力を機械的な振動に変換できる。
ランスデューサに取り付ける方法の第1及び第4の実施
例を説明する流れ図である。
る部分的な流れ図である。
を説明する部分的な流れ図である。
る図である。
した超音波溶着の一例を説明する図である。
である。
図である。
図である。
の壁との干渉を説明する図である。
大図である。
リの取り付け位置との関係を説明する図である。
アドミタンスの関係を説明する図である。
れる電力の周波数とアドミタンスとの関係を説明する図
である。
図である。
デューサ 3 ワイヤー 4 工具 5 置台 6 半導体部
品 8 振動子 9 コーン 10 ホーン 13 スクリ
ュー 14 圧力(矢印) 23,25 インピ
ーダンスの値を示す曲線 24,26 極大値 41 準備の
段階 42 回避の段階 43,44 仮設定
の段階 45 探索の段階 46 本設定
の段階 47 調整の段階 48,49 結合子
Claims (5)
- 【請求項1】 高周波の電力を供給する電源装置と、前
記電源装置に配線され前記電力を機械的な振動に変換
し、前記振動の有効成分を抽出して振動を拡大するトラ
ンスデューサと、前記トランスデューサの拡大側に取り
付けられ前記拡大された振動を使用し、配線用のワイヤ
ーを超音波溶着する工具とにより構成されるワイヤー・
ボンダー・システムにおいて、 前記工具の溶着側を前記トランスデューサから突出させ
る長さを調整し、前記電力が極小化する前記長さを回避
する位置で、前記工具を前記トランスデューサに固定す
ることを特徴とするワイヤー・ボンダー・システム。 - 【請求項2】 前記電力が極小化する前記長さを探索す
る手段を設けており、前記電力を供給するインピーダン
スを判定して探索した長さを回避するようになっている
請求項1に記載のワイヤー・ボンダー・システム。 - 【請求項3】 前記電力が極小化する前記長さを探索す
る手段を設けており、前記工具に圧力を付加して探索し
た長さを回避するようになっている請求項1及び請求項
2に記載のワイヤー・ボンダー・システム。 - 【請求項4】 前記電力が極小化する前記長さを回避す
る手段を設けており、前記トランスデューサを軸方向に
伸縮して回避するようになっている請求項1ないし請求
項3に記載のワイヤー・ボンダー・システム。 - 【請求項5】 前記電力が極小化する前記長さを表示す
る手段を設けており、前記表示された前記長さを回避す
るようになっている請求項1に記載のワイヤー・ボンダ
ー・システム。
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