JPH09148359A - ボンディングア−ム及びこれを具備したワイヤボンディング装置 - Google Patents
ボンディングア−ム及びこれを具備したワイヤボンディング装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 超音波ホーンの選択度Qを適性に設定させる
ことで、超音波ホーンの共振点付近において不安定な振
動モードが発生するのを防止させること。 【解決手段】 ボンディングアーム1における超音波振
動子1cは、複数の円盤状の圧電素子41a乃至41d
により構成されており、各圧電素子41a乃至41dを
挟むように、その両側面に電極膜42a乃至42eが形
成されている。そして隣接する1つおきの各電極膜間に
超音波電力源31より超音波電力が供給される。一方、
超音波振動子1cに隣接させて圧電素子51a及び51
bより構成される機械電気変換素子1eに抵抗素子61
による負荷がかけられる。この構成により超音波ホーン
の共振点付近において適切なダンピング作用が与えら
れ、超音波ホーンの選択度Qが適性に設定される。
ことで、超音波ホーンの共振点付近において不安定な振
動モードが発生するのを防止させること。 【解決手段】 ボンディングアーム1における超音波振
動子1cは、複数の円盤状の圧電素子41a乃至41d
により構成されており、各圧電素子41a乃至41dを
挟むように、その両側面に電極膜42a乃至42eが形
成されている。そして隣接する1つおきの各電極膜間に
超音波電力源31より超音波電力が供給される。一方、
超音波振動子1cに隣接させて圧電素子51a及び51
bより構成される機械電気変換素子1eに抵抗素子61
による負荷がかけられる。この構成により超音波ホーン
の共振点付近において適切なダンピング作用が与えら
れ、超音波ホーンの選択度Qが適性に設定される。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ボンディングアー
ム及びこのボンディングアームの先端に取り付けられた
キャピラリに対して超音波振動を加えるようにしたワイ
ヤボンディング装置に関する。
ム及びこのボンディングアームの先端に取り付けられた
キャピラリに対して超音波振動を加えるようにしたワイ
ヤボンディング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種のワイヤボンディング装置
を用いてICチップのパッドとリードとの間でボンディ
ング接続を行うには、ボンディングアームの先端に設け
られたキャピラリにてワイヤを保持し、対象となるパッ
ド又はリードの表面に接触させて該キャピラリを用いて
先端にボールが形成されたワイヤの一部を押しつぶして
熱圧着して溶着される。この時、同時にワイヤ先端部に
超音波振動を印加することができるように構成されてい
る。
を用いてICチップのパッドとリードとの間でボンディ
ング接続を行うには、ボンディングアームの先端に設け
られたキャピラリにてワイヤを保持し、対象となるパッ
ド又はリードの表面に接触させて該キャピラリを用いて
先端にボールが形成されたワイヤの一部を押しつぶして
熱圧着して溶着される。この時、同時にワイヤ先端部に
超音波振動を印加することができるように構成されてい
る。
【0003】図6は、従来のワイヤボンディング装置に
おけるボンディングアームの一例を示したものである。
このボンディングアーム1は、主にステンレス鋼やチタ
ン合金で形成されており、超音波ホーン1aと、超音波
ホーン1aを揺動自在に支持する支持機構に取り付ける
ための円筒フランジ部1bと、この円筒フランジ部1b
の後端部に取り付けられた超音波振動子1cとで構成さ
れ、先端部にはキャピラリ7が取り付けられている。
おけるボンディングアームの一例を示したものである。
このボンディングアーム1は、主にステンレス鋼やチタ
ン合金で形成されており、超音波ホーン1aと、超音波
ホーン1aを揺動自在に支持する支持機構に取り付ける
ための円筒フランジ部1bと、この円筒フランジ部1b
の後端部に取り付けられた超音波振動子1cとで構成さ
れ、先端部にはキャピラリ7が取り付けられている。
【0004】そして、前記超音波振動子1cに対して超
音波電力源31より超音波電力が供給されるように成さ
れており、超音波電力源31からの超音波電力を受けて
超音波振動子1cは励振され、超音波ホーン1aを介し
てキャピラリ7に対して超音波振動が加えられるように
構成されている。
音波電力源31より超音波電力が供給されるように成さ
れており、超音波電力源31からの超音波電力を受けて
超音波振動子1cは励振され、超音波ホーン1aを介し
てキャピラリ7に対して超音波振動が加えられるように
構成されている。
【0005】一方、前記ボンディングアーム1によって
ワイヤボンディングが成される半導体部品であるICチ
ップ25は、ボンディングステージ(図示せず)上に載
置されており、図7に示すようにICチップ25のパッ
ド25aとその外周に位置するリード(図示せず)との
間に順次ワイヤ9が接続されるように成されている。
ワイヤボンディングが成される半導体部品であるICチ
ップ25は、ボンディングステージ(図示せず)上に載
置されており、図7に示すようにICチップ25のパッ
ド25aとその外周に位置するリード(図示せず)との
間に順次ワイヤ9が接続されるように成されている。
【0006】図8は、ボンディングアーム1に取り付け
られた従来の超音波振動子1cの構成を示したものであ
り、図中図6と同一符号は同一部分を示している。
られた従来の超音波振動子1cの構成を示したものであ
り、図中図6と同一符号は同一部分を示している。
【0007】この超音波振動子1cは、複数の円盤状の
圧電素子41a乃至41fにより構成されており、各圧
電素子41a乃至41fを挟むように、その両側面に電
極膜42a乃至42gが形成されている。そして隣接す
る1つおきの各電極膜間に交互にリード線43a,43
bが接続されており、一対のリード線43a,43bに
対して超音波電力源31より超音波電力が供給されるよ
うに構成されている。
圧電素子41a乃至41fにより構成されており、各圧
電素子41a乃至41fを挟むように、その両側面に電
極膜42a乃至42gが形成されている。そして隣接す
る1つおきの各電極膜間に交互にリード線43a,43
bが接続されており、一対のリード線43a,43bに
対して超音波電力源31より超音波電力が供給されるよ
うに構成されている。
【0008】この構成により、夫々の圧電素子41a乃
至41fを挟む各電極膜42a乃至42gに対して夫々
並列に超音波電力が印加され、各圧電素子41a乃至4
1fにより励振された超音波振動は、ボンディングアー
ム1における超音波ホーン1aを介して、その共振周波
数がキャピラリ7に伝達される。
至41fを挟む各電極膜42a乃至42gに対して夫々
並列に超音波電力が印加され、各圧電素子41a乃至4
1fにより励振された超音波振動は、ボンディングアー
ム1における超音波ホーン1aを介して、その共振周波
数がキャピラリ7に伝達される。
【0009】以上のようなワイヤボンディング装置によ
って、ワイヤボンディングを行う工程を図9を用いて説
明する。
って、ワイヤボンディングを行う工程を図9を用いて説
明する。
【0010】ボンディングステージ26上に載置された
ICチップ25上のパッドにワイヤボンディングしよう
とする時、図示せぬ電気放電手段により先端にボール9
aが形成されたワイヤ9が挿通されたキャピラリ7を図
示せぬ撮像装置等からの情報に基づいて二次元方向に移
動可能なXYテーブルの移動により位置決めした後、キ
ャピラリ7を図9の乃至に示すように降下させて前
記パッドにボールを押しつぶして熱圧着ボンディングを
行う。
ICチップ25上のパッドにワイヤボンディングしよう
とする時、図示せぬ電気放電手段により先端にボール9
aが形成されたワイヤ9が挿通されたキャピラリ7を図
示せぬ撮像装置等からの情報に基づいて二次元方向に移
動可能なXYテーブルの移動により位置決めした後、キ
ャピラリ7を図9の乃至に示すように降下させて前
記パッドにボールを押しつぶして熱圧着ボンディングを
行う。
【0011】この時、図6及び図8に示す超音波振動子
1cに対して超音波電力源31より超音波電力が加えら
れ、ボンディングアーム1は定在波によって振動され、
その振動はキャピラリ7に伝達されてワイヤ先端部に超
音波振動が印加される。
1cに対して超音波電力源31より超音波電力が加えら
れ、ボンディングアーム1は定在波によって振動され、
その振動はキャピラリ7に伝達されてワイヤ先端部に超
音波振動が印加される。
【0012】この工程で→はボンディングツールを
高速で下降移動させ、→では低速に移行させる。こ
の時、クランプ8aは開となっている。次に第1ボンデ
ィング点への接続が終わると、→ではクランプ8a
が開状態のままキャピラリ7が図9に示す上方向、すな
わちZ方向に上昇し、所定のループコントロールにした
がってに示すようにクランプ8aが開の状態でワイヤ
9が引き出され、に示す第2ボンディング点となるリ
ード27に接続される。
高速で下降移動させ、→では低速に移行させる。こ
の時、クランプ8aは開となっている。次に第1ボンデ
ィング点への接続が終わると、→ではクランプ8a
が開状態のままキャピラリ7が図9に示す上方向、すな
わちZ方向に上昇し、所定のループコントロールにした
がってに示すようにクランプ8aが開の状態でワイヤ
9が引き出され、に示す第2ボンディング点となるリ
ード27に接続される。
【0013】この接続後、キャピラリ7の先端部にワイ
ヤ9をに示すように所定のフィード量fだけ引き出し
た状態でクランプ8aを閉じる。この状態でさらにキャ
ピラリ7を所定の高さまで上昇させる過程でに示すよ
うにワイヤ9がカットされて、再びワイヤ先端部に電気
放電手段を用いてボールを形成し、クランプ8aを開状
態にさせての状態に復帰する。このような一連の工程
によりワイヤボンディングが成される。
ヤ9をに示すように所定のフィード量fだけ引き出し
た状態でクランプ8aを閉じる。この状態でさらにキャ
ピラリ7を所定の高さまで上昇させる過程でに示すよ
うにワイヤ9がカットされて、再びワイヤ先端部に電気
放電手段を用いてボールを形成し、クランプ8aを開状
態にさせての状態に復帰する。このような一連の工程
によりワイヤボンディングが成される。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】ところで、以上のよう
に構成された従来のワイヤボンディング装置において
は、超音波振動子に対して超音波電力を加えた場合、ボ
ンディングツールとしてのキャピラリ7は前記超音波ホ
ーンの共振周波数によって振動されることになる。
に構成された従来のワイヤボンディング装置において
は、超音波振動子に対して超音波電力を加えた場合、ボ
ンディングツールとしてのキャピラリ7は前記超音波ホ
ーンの共振周波数によって振動されることになる。
【0015】この場合、キャピラリ7がICチップのパ
ッド又はリードに接触した場合と、接触しない場合とで
は機械的な負荷が変動し、前記共振周波数も変化するこ
とになる。
ッド又はリードに接触した場合と、接触しない場合とで
は機械的な負荷が変動し、前記共振周波数も変化するこ
とになる。
【0016】このように共振周波数が変動した場合に
は、超音波ホーンの駆動電圧と電流に位相差が発生する
ので、この位相差を検出して超音波振動子に供給される
超音波電力の周波数を追尾させるようにしているが、超
音波ホーンの選択度Qが高く共振点近くのインピダンス
変化が大きいために、時折干渉等により超音波ホーンに
不安定な振動モードが発生することがあった。
は、超音波ホーンの駆動電圧と電流に位相差が発生する
ので、この位相差を検出して超音波振動子に供給される
超音波電力の周波数を追尾させるようにしているが、超
音波ホーンの選択度Qが高く共振点近くのインピダンス
変化が大きいために、時折干渉等により超音波ホーンに
不安定な振動モードが発生することがあった。
【0017】本発明は、このような従来の問題点に着目
して成されたものであり、超音波ホーンの選択度Qを適
度に抑制させることにより、前記した超音波ホーンに不
安定な振動が発生することを防止し、常に安定したボン
ディング作用を行うことができるボンディングアーム及
びこれを具備したワイヤボンディング装置を提供するこ
とを目的とするものである。
して成されたものであり、超音波ホーンの選択度Qを適
度に抑制させることにより、前記した超音波ホーンに不
安定な振動が発生することを防止し、常に安定したボン
ディング作用を行うことができるボンディングアーム及
びこれを具備したワイヤボンディング装置を提供するこ
とを目的とするものである。
【0018】
【課題を解決するための手段】本発明に係るボンディン
グアームは、超音波ホーンの振動を電気エネルギに変換
する機械電気変換手段と、該機械電気変換手段によって
得られる電気エネルギを消費させる電気インピダンス手
段とで構成されたものである。本発明に係るワイヤボン
ディング装置は、半導体部品が載置されるボンディング
ステージと、ワイヤが挿通されたキャピラリを保持する
超音波ホーンと、前記超音波ホーンに対して超音波振動
を供給する超音波振動子と、前記超音波ホーンを揺動自
在に支持する支持機構と、前記超音波振動子に対して超
音波電力を加えることにより、前記キャピラリに対して
超音波振動を印加するようにしたワイヤボンディング装
置であって、前記超音波ホーンの振動を電気エネルギに
変換する機械電気変換手段と、該機械電気変換手段によ
って得られる電気エネルギを電気インピダンス手段によ
り消費させるように構成されたものである。そして好ま
しくは、前記超音波振動子並びに機械電気変換手段は、
共に圧電素子により構成される。この場合、前記超音波
振動子及び機械電気変換手段を構成する圧電素子は、夫
々電極を挟んで超音波ホーンに取り付けられ、前記超音
波振動子を構成する圧電素子の電極間には、超音波電力
が印加されると共に、前記機械電気変換手段を構成する
圧電素子の電極間には、抵抗素子が接続される。この様
な構成により、機械電気変換手段によって生成される電
気的出力は抵抗素子に加えられてエネルギー消費され、
このような作用により超音波ホーンの選択度Qは適性に
抑制される。この結果、共振点近くのインピダンスの変
化を小さく設定させることができ、干渉等により超音波
ホーンにおいて不安定な振動モードの発生を防止でき
る。
グアームは、超音波ホーンの振動を電気エネルギに変換
する機械電気変換手段と、該機械電気変換手段によって
得られる電気エネルギを消費させる電気インピダンス手
段とで構成されたものである。本発明に係るワイヤボン
ディング装置は、半導体部品が載置されるボンディング
ステージと、ワイヤが挿通されたキャピラリを保持する
超音波ホーンと、前記超音波ホーンに対して超音波振動
を供給する超音波振動子と、前記超音波ホーンを揺動自
在に支持する支持機構と、前記超音波振動子に対して超
音波電力を加えることにより、前記キャピラリに対して
超音波振動を印加するようにしたワイヤボンディング装
置であって、前記超音波ホーンの振動を電気エネルギに
変換する機械電気変換手段と、該機械電気変換手段によ
って得られる電気エネルギを電気インピダンス手段によ
り消費させるように構成されたものである。そして好ま
しくは、前記超音波振動子並びに機械電気変換手段は、
共に圧電素子により構成される。この場合、前記超音波
振動子及び機械電気変換手段を構成する圧電素子は、夫
々電極を挟んで超音波ホーンに取り付けられ、前記超音
波振動子を構成する圧電素子の電極間には、超音波電力
が印加されると共に、前記機械電気変換手段を構成する
圧電素子の電極間には、抵抗素子が接続される。この様
な構成により、機械電気変換手段によって生成される電
気的出力は抵抗素子に加えられてエネルギー消費され、
このような作用により超音波ホーンの選択度Qは適性に
抑制される。この結果、共振点近くのインピダンスの変
化を小さく設定させることができ、干渉等により超音波
ホーンにおいて不安定な振動モードの発生を防止でき
る。
【0019】
【発明の実施の形態】この発明は、超音波ホーンを励振
させる超音波振動子に隣接させて機械電気変換素子が配
置され、さらにこの機械電気変換素子によって生成され
る電気的エネルギーを消費する抵抗素子が備えられ、こ
の抵抗素子により超音波ホーンの共振周波数付近におけ
る選択度Qを適性に設定するようにしたものである。こ
れにより超音波ホーンは、共振周波数付近における異常
振動モードの発生が抑制され、従来のもののように超音
波振動子に供給される超音波電力の周波数を厳密に制御
させるための制御手段を不要とすることもできる。
させる超音波振動子に隣接させて機械電気変換素子が配
置され、さらにこの機械電気変換素子によって生成され
る電気的エネルギーを消費する抵抗素子が備えられ、こ
の抵抗素子により超音波ホーンの共振周波数付近におけ
る選択度Qを適性に設定するようにしたものである。こ
れにより超音波ホーンは、共振周波数付近における異常
振動モードの発生が抑制され、従来のもののように超音
波振動子に供給される超音波電力の周波数を厳密に制御
させるための制御手段を不要とすることもできる。
【0020】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
つつ説明する。図1は本発明に係るワイヤボンディング
装置の要部を示し、図2は、図1に関するA−A断面図
である。なお、従来の装置と同じ構成及び同じ機能を有
するものについては同じ参照符号を用いて説明し、その
詳細な説明は省略する。
つつ説明する。図1は本発明に係るワイヤボンディング
装置の要部を示し、図2は、図1に関するA−A断面図
である。なお、従来の装置と同じ構成及び同じ機能を有
するものについては同じ参照符号を用いて説明し、その
詳細な説明は省略する。
【0021】このワイヤボンディング装置は、図1に示
すように保持枠1d及び超音波ホーン1aから成るボン
ディングアーム1が揺動アーム2と共に支持シャフト3
の軸中心の周りに揺動可能となっている。このボンディ
ングアーム1は、支持シャフト3に堅固に嵌着され、揺
動アーム2は支持シャフト3に揺動自在に取り付けられ
ている。
すように保持枠1d及び超音波ホーン1aから成るボン
ディングアーム1が揺動アーム2と共に支持シャフト3
の軸中心の周りに揺動可能となっている。このボンディ
ングアーム1は、支持シャフト3に堅固に嵌着され、揺
動アーム2は支持シャフト3に揺動自在に取り付けられ
ている。
【0022】この支持シャフト3は、二次元方向に移動
可能な図示せぬXYテーブル等に搭載されている。なお
保持枠1d内にはホーン1aを励振させるための超音波
振動子1cが組み込まれている。
可能な図示せぬXYテーブル等に搭載されている。なお
保持枠1d内にはホーン1aを励振させるための超音波
振動子1cが組み込まれている。
【0023】揺動アーム2及び保持枠1dには夫々、電
磁吸着手段としてのソレノイド4a及び電磁吸着片4b
が互いに対向して固設されており、ボンディングアーム
1を揺動させる際には、ソレノイド4aに対して図示せ
ぬ電源から通電してこれと電磁吸着片4bとの間に吸着
力を生ぜしめることにより、該ボンディングアーム1と
揺動アーム2とを相互に吸着固定状態にできるように構
成されている。
磁吸着手段としてのソレノイド4a及び電磁吸着片4b
が互いに対向して固設されており、ボンディングアーム
1を揺動させる際には、ソレノイド4aに対して図示せ
ぬ電源から通電してこれと電磁吸着片4bとの間に吸着
力を生ぜしめることにより、該ボンディングアーム1と
揺動アーム2とを相互に吸着固定状態にできるように構
成されている。
【0024】また、揺動アーム2及び保持枠1dには、
前記電磁吸着手段の前方位置に、マグネット5a及びコ
イル5bが夫々取り付けられている。これらマグネット
5a及びコイル5bは、ボンディング時にボンディング
アーム1の先端に配置されたキャピラリ7を保持する部
位を、図2における下向きに付勢するための吸着力を発
生させる手段を構成している。
前記電磁吸着手段の前方位置に、マグネット5a及びコ
イル5bが夫々取り付けられている。これらマグネット
5a及びコイル5bは、ボンディング時にボンディング
アーム1の先端に配置されたキャピラリ7を保持する部
位を、図2における下向きに付勢するための吸着力を発
生させる手段を構成している。
【0025】また、揺動アーム2の先端にはクランプア
ーム8が設けられており、該クランプアーム8の先端に
はソレノイド及びばね等で構成された図示せぬ開閉機構
によりワイヤ9を把持してカットするためのクランプ手
段としてのクランプ8aが設けられている。そして前記
ワイヤ9はガイド12を介してスプール36により巻回
されている。
ーム8が設けられており、該クランプアーム8の先端に
はソレノイド及びばね等で構成された図示せぬ開閉機構
によりワイヤ9を把持してカットするためのクランプ手
段としてのクランプ8aが設けられている。そして前記
ワイヤ9はガイド12を介してスプール36により巻回
されている。
【0026】図2にも示すように、揺動アーム2の後端
側には支軸15aが設けられており、アーム側カムフォ
ロア15と揺動ベース16aとが、この支軸15aの周
りに回転自在となっている。揺動ベース16aにはベア
リングガイド16bがその一端にて固定され、このベア
リングガイド16bの他端部には予圧アーム16dが支
持ピン16cを介して回転自在に取り付けられている。
予圧アーム16dの自由端部には支軸17aが設けられ
ており、該支軸17aにカムフォロア17が回転自在に
取り付けられている。
側には支軸15aが設けられており、アーム側カムフォ
ロア15と揺動ベース16aとが、この支軸15aの周
りに回転自在となっている。揺動ベース16aにはベア
リングガイド16bがその一端にて固定され、このベア
リングガイド16bの他端部には予圧アーム16dが支
持ピン16cを介して回転自在に取り付けられている。
予圧アーム16dの自由端部には支軸17aが設けられ
ており、該支軸17aにカムフォロア17が回転自在に
取り付けられている。
【0027】そして、この予圧アーム16dの先端と揺
動ベース16aの先端とには引張りばねである予圧ばね
16eが掛け渡されており、アーム側カムフォロア15
及びカムフォロア17は、略ハート型に形成されたカム
18の外周面であるカム面に圧接されている。なお、ア
ーム側カムフォロア15及びカムフォロア17のカム面
18に対する2つの接点は、カム18の回転中心を挟ん
で位置している。
動ベース16aの先端とには引張りばねである予圧ばね
16eが掛け渡されており、アーム側カムフォロア15
及びカムフォロア17は、略ハート型に形成されたカム
18の外周面であるカム面に圧接されている。なお、ア
ーム側カムフォロア15及びカムフォロア17のカム面
18に対する2つの接点は、カム18の回転中心を挟ん
で位置している。
【0028】この揺動ベース16aと、ベアリングガイ
ド16bと、予圧アーム16dとによりフレーム構造が
形成されており、これを揺動フレーム16と総称する。
ド16bと、予圧アーム16dとによりフレーム構造が
形成されており、これを揺動フレーム16と総称する。
【0029】揺動フレーム16の構成部材としてのベア
リングガイド16bは、カム18が嵌着されたカム軸1
9に取り付けられたラジアルベアリング20の外輪に接
している。なお、カム18はモータ21よりカム軸19
に付与されるトルクによって正逆回転する。また、キャ
ピラリ7の高さ位置は支持シャフト3に連結された図示
せぬロータリエンコーダにより検出される構成となって
いる。
リングガイド16bは、カム18が嵌着されたカム軸1
9に取り付けられたラジアルベアリング20の外輪に接
している。なお、カム18はモータ21よりカム軸19
に付与されるトルクによって正逆回転する。また、キャ
ピラリ7の高さ位置は支持シャフト3に連結された図示
せぬロータリエンコーダにより検出される構成となって
いる。
【0030】そしてボンディングステージ26上には、
リード27が載置され、またリード27の上部に半導体
部品としてのICチップ25が装着されている。
リード27が載置され、またリード27の上部に半導体
部品としてのICチップ25が装着されている。
【0031】以上のような構成により、前記図9に示し
たようなワイヤボンディングの工程を実現させるように
している。
たようなワイヤボンディングの工程を実現させるように
している。
【0032】次に、前記ボンディングアーム1における
超音波振動子1cは、図3に示すように、複数の円盤状
の圧電素子41a乃至41dにより構成されており、各
圧電素子41a乃至41dを挟むように、その両側面に
電極膜42a乃至42eが形成されている。そして隣接
する1つおきの各電極膜間に交互にリード線43a,4
3bが接続されており、一対のリード線43a,43b
に対して超音波電力源31より超音波電力が供給される
ように構成されている。
超音波振動子1cは、図3に示すように、複数の円盤状
の圧電素子41a乃至41dにより構成されており、各
圧電素子41a乃至41dを挟むように、その両側面に
電極膜42a乃至42eが形成されている。そして隣接
する1つおきの各電極膜間に交互にリード線43a,4
3bが接続されており、一対のリード線43a,43b
に対して超音波電力源31より超音波電力が供給される
ように構成されている。
【0033】このような構成により、夫々の圧電素子4
1a乃至41dを挟む各電極膜42a乃至42eに対し
て夫々並列に超音波電力が印加され、各圧電素子41a
乃至41dにより励振された超音波振動は、ボンディン
グアーム1における超音波ホーン1aを介して、その共
振周波数がキャピラリ7に伝達される。
1a乃至41dを挟む各電極膜42a乃至42eに対し
て夫々並列に超音波電力が印加され、各圧電素子41a
乃至41dにより励振された超音波振動は、ボンディン
グアーム1における超音波ホーン1aを介して、その共
振周波数がキャピラリ7に伝達される。
【0034】一方、圧電素子41a乃至41dから成る
前記超音波振動子1cに隣接させて超音波ホーン1aの
振動を電気エネルギに変換する機械電気変換手段として
の機械電気変換素子1eがさらに具備されている。この
機械電気変換手段としての機械電気変換素子1eは前記
超音波振動子1cを構成する圧電素子と同形状の円盤状
の圧電素子51a及び51bより構成されている。
前記超音波振動子1cに隣接させて超音波ホーン1aの
振動を電気エネルギに変換する機械電気変換手段として
の機械電気変換素子1eがさらに具備されている。この
機械電気変換手段としての機械電気変換素子1eは前記
超音波振動子1cを構成する圧電素子と同形状の円盤状
の圧電素子51a及び51bより構成されている。
【0035】そして圧電素子51aと51bとの間には
電極膜52aが配置され、また圧電素子51bの端部側
には電極膜52bが配置されており、前記電極膜42e
と、電極膜52bとはリード線43bによって接続さ
れ、さらに電気インピダンス手段としての抵抗素子61
の一端に接続されている。また、前記電極膜52aは電
気インピダンス手段としての抵抗素子61の他端に接続
されている。
電極膜52aが配置され、また圧電素子51bの端部側
には電極膜52bが配置されており、前記電極膜42e
と、電極膜52bとはリード線43bによって接続さ
れ、さらに電気インピダンス手段としての抵抗素子61
の一端に接続されている。また、前記電極膜52aは電
気インピダンス手段としての抵抗素子61の他端に接続
されている。
【0036】以上の構成において、超音波振動子1cを
構成する圧電素子41a乃至41dを挟む各電極膜42
a乃至42eに対して超音波電力源31より超音波電力
が供給されると、先に説明した従来のものと同様に超音
波ホーン1aが励振され、キャピラリ7に対して伝達さ
れる。
構成する圧電素子41a乃至41dを挟む各電極膜42
a乃至42eに対して超音波電力源31より超音波電力
が供給されると、先に説明した従来のものと同様に超音
波ホーン1aが励振され、キャピラリ7に対して伝達さ
れる。
【0037】ここで、機械電気変換手段としての機械電
気変換素子1eを構成する圧電素子51a及び51b
は、超音波ホーン1aの振動を受けて電極膜42e,5
2bと電極膜52aとの間に電気エネルギが誘起され
る。この機械電気変換素子1eにより誘起された電気エ
ネルギは、電気インピダンス手段としての抵抗素子61
に供給され、この抵抗素子61によって消費されて熱変
換される。
気変換素子1eを構成する圧電素子51a及び51b
は、超音波ホーン1aの振動を受けて電極膜42e,5
2bと電極膜52aとの間に電気エネルギが誘起され
る。この機械電気変換素子1eにより誘起された電気エ
ネルギは、電気インピダンス手段としての抵抗素子61
に供給され、この抵抗素子61によって消費されて熱変
換される。
【0038】機械電気変換素子1eにより誘起される電
気エネルギレベルは、超音波ホーン1aの振動振幅にほ
ぼ比例するものであり、従って超音波ホーン1aが異常
振動を起こした場合には、その誘起信号レベルも増大
し、抵抗素子61による消費量も大となる。すなわち、
機械電気変換素子1eと抵抗素子61との組み合わせに
より、超音波ホーン1aの振動に対するダンピング作用
を持つことになる。
気エネルギレベルは、超音波ホーン1aの振動振幅にほ
ぼ比例するものであり、従って超音波ホーン1aが異常
振動を起こした場合には、その誘起信号レベルも増大
し、抵抗素子61による消費量も大となる。すなわち、
機械電気変換素子1eと抵抗素子61との組み合わせに
より、超音波ホーン1aの振動に対するダンピング作用
を持つことになる。
【0039】図4及び図5は、超音波ホーンの共振点付
近におけるインピダンス特性を示したものであり、図4
は機械電気変換素子を具備しない、例えば図8に示した
従来のボンディングアームにおける特性を、また図5は
機械電気変換素子1eを具備した図3に示す本発明の実
施例のものの特性を夫々示している。
近におけるインピダンス特性を示したものであり、図4
は機械電気変換素子を具備しない、例えば図8に示した
従来のボンディングアームにおける特性を、また図5は
機械電気変換素子1eを具備した図3に示す本発明の実
施例のものの特性を夫々示している。
【0040】夫々の横軸は周波数を示し、また縦軸はイ
ンピダンス比を示している。またいずれの場合もキャピ
ラリを半導体チップのダミーとしてアルミブロックに当
接させた状態で測定した場合を示しており、図5の場合
においては、機械電気変換素子に対して接続した抵抗素
子の値は2Kオームである。
ンピダンス比を示している。またいずれの場合もキャピ
ラリを半導体チップのダミーとしてアルミブロックに当
接させた状態で測定した場合を示しており、図5の場合
においては、機械電気変換素子に対して接続した抵抗素
子の値は2Kオームである。
【0041】ここで、測定機における表示の都合上、図
4及び図5における縦軸は同一縮尺ではなく、縦軸に示
した数値比で現されている。
4及び図5における縦軸は同一縮尺ではなく、縦軸に示
した数値比で現されている。
【0042】図5に示す本発明のものの共振点付近のイ
ンピダンス変化は、図4に示す従来のものに比較して遥
かに少なくなっており、干渉等による不安定な振動モー
ドが抑制されることが理解できる。
ンピダンス変化は、図4に示す従来のものに比較して遥
かに少なくなっており、干渉等による不安定な振動モー
ドが抑制されることが理解できる。
【0043】
【発明の効果】以上の説明で明らかなとおり、本発明に
係るボンディングアーム及びこれを具備したワイヤボン
ディング装置によれば、ボンディングアームの超音波ホ
ーンの振動を受けて電気エネルギに変換する機械電気変
換手段を備え、この機械電気変換手段によって得られる
電気エネルギを電気インピダンス手段により消費させる
ように構成したので、超音波ホーンの共振周波数付近に
おける選択度Qを適性に設定することが可能となる。従
って、超音波ホーンは、共振周波数付近における異常振
動モードの発生が抑制され、従来のもののように超音波
振動子に供給される超音波電力の周波数を厳密に制御さ
せるための制御手段を不要とすることもできる。しか
も、従来のように超音波ホーンの駆動電圧と電流に発生
した位相差を検出して超音波電力の周波数を追尾させる
ような複雑な制御手段を用いる必要がなく、簡単で安価
に構成することができる。また、本発明によれば、上記
のような制御手段を用いた装置に併用すれば、一層高精
度な装置を提供することが可能となる。
係るボンディングアーム及びこれを具備したワイヤボン
ディング装置によれば、ボンディングアームの超音波ホ
ーンの振動を受けて電気エネルギに変換する機械電気変
換手段を備え、この機械電気変換手段によって得られる
電気エネルギを電気インピダンス手段により消費させる
ように構成したので、超音波ホーンの共振周波数付近に
おける選択度Qを適性に設定することが可能となる。従
って、超音波ホーンは、共振周波数付近における異常振
動モードの発生が抑制され、従来のもののように超音波
振動子に供給される超音波電力の周波数を厳密に制御さ
せるための制御手段を不要とすることもできる。しか
も、従来のように超音波ホーンの駆動電圧と電流に発生
した位相差を検出して超音波電力の周波数を追尾させる
ような複雑な制御手段を用いる必要がなく、簡単で安価
に構成することができる。また、本発明によれば、上記
のような制御手段を用いた装置に併用すれば、一層高精
度な装置を提供することが可能となる。
【図1】図1は、本発明に係るワイヤボンディング装置
の実施例の要部を一部破断して示した図である。
の実施例の要部を一部破断して示した図である。
【図2】図2は、図1におけるA−A断面図である。
【図3】図3は、図1に示すボンディングアームの詳細
な構成を示した図である。
な構成を示した図である。
【図4】図4は、従来のボンディングアームの周波数対
インピダンス特性を示した図である。
インピダンス特性を示した図である。
【図5】図5は、本発明の実施例におけるボンディング
アームの周波数対インピダンス特性を示した図である。
アームの周波数対インピダンス特性を示した図である。
【図6】図6は、従来のボンディングアームの構成を示
した図である。
した図である。
【図7】図7は、ICチップ上にワイヤボンディングを
行った状態を示す図である。
行った状態を示す図である。
【図8】図8は、図6に示すボンディングアームの超音
波振動子部分の構成を説明する図である。
波振動子部分の構成を説明する図である。
【図9】図9は、ワイヤボンディング装置によるボンデ
ィング工程を示す説明図である。
ィング工程を示す説明図である。
1 ボンディングアーム 1a 超音波ホーン 1c 超音波振動子 1e 機械電気変換素子(機械電気変換手段) 2 揺動アーム 3 支持シャフト 7 キャピラリ 8 クランプアーム 8a クランプ 9 ワイヤ 16 揺動フレーム 18 カム 21 モータ 25 ICチップ 25a パッド 26 ボンディングステージ 27 リード 31 超音波電力源 41a〜41d 圧電素子 42a〜42e 電極膜 51a,51b 圧電素子 52a,52b 電極膜 61 抵抗素子(電気インピダンス手段)
Claims (5)
- 【請求項1】 超音波ホーンの振動を電気エネルギに変
換する機械電気変換手段と、 該機械電気変換手段によって得られる電気エネルギを消
費させる電気インピダンス手段とを備えたことを特徴と
するボンディングアーム。 - 【請求項2】 半導体部品が載置されるボンディングス
テージと、 ワイヤが挿通されたキャピラリを保持する超音波ホーン
と、 前記超音波ホーンに対して超音波振動を供給する超音波
振動子と、 前記超音波ホーンを揺動自在に支持する支持機構と、 前記超音波振動子に対して超音波電力を加えることによ
り、前記キャピラリに対して超音波振動を印加するよう
にしたワイヤボンディング装置であって、 前記超音波ホーンの振動を電気エネルギに変換する機械
電気変換手段と、 該機械電気変換手段によって得られる電気エネルギを電
気インピダンス手段により消費させるように構成したこ
とを特徴とするワイヤボンディング装置。 - 【請求項3】 前記超音波振動子並びに機械電気変換手
段は、共に圧電素子により構成されていることを特徴と
する請求項2に記載のワイヤボンディング装置。 - 【請求項4】 前記超音波振動子及び機械電気変換手段
を構成する圧電素子は、夫々電極を挟んでボンディング
アームに取り付けられ、前記超音波振動子を構成する圧
電素子の電極間には、超音波電力が印加されると共に、
前記機械電気変換手段を構成する圧電素子の電極間に
は、抵抗素子が接続されていることを特徴とする請求項
3に記載のワイヤボンディング装置。 - 【請求項5】 前記電気インピダンス手段は、抵抗素子
であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の
ワイヤボンディング装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7326464A JPH09148359A (ja) | 1995-11-21 | 1995-11-21 | ボンディングア−ム及びこれを具備したワイヤボンディング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7326464A JPH09148359A (ja) | 1995-11-21 | 1995-11-21 | ボンディングア−ム及びこれを具備したワイヤボンディング装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09148359A true JPH09148359A (ja) | 1997-06-06 |
Family
ID=18188106
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7326464A Pending JPH09148359A (ja) | 1995-11-21 | 1995-11-21 | ボンディングア−ム及びこれを具備したワイヤボンディング装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09148359A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100531610B1 (ko) * | 2001-11-12 | 2005-11-28 | 가부시키가이샤 신가와 | 와이어본딩장치 |
-
1995
- 1995-11-21 JP JP7326464A patent/JPH09148359A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100531610B1 (ko) * | 2001-11-12 | 2005-11-28 | 가부시키가이샤 신가와 | 와이어본딩장치 |
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