(57)【要約】【課題】簡単な作業でボンディングツール交換時の条件出しを正確にできる超音波ボンディング装置を提供する。【解決手段】ボンディングツール１は超音波振動されてボンディング対象物１７に当接され、かつ超音波振動されるが交換可能なものである。ボンディングツール１を超音波振動させたときの超音波発振器５の発振器出力値と実測振幅値との関係に基づく振幅値補正情報をボンディングパラメータとして記憶部７に保持しておく。目的の振幅値でボンディングツール１を振動させる際に、制御部９は、振幅値補正情報を読み出して、実振幅値が目的の振幅値となるように補正した補正発振器出力値で超音波発振器５を動作させてボンディングツール１を振動させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波振動されてボンディング対象物に当接され、かつ超音波振動されるボンディングツールが交換可能であって、前記ボンディングツールを超音波振動させたときの超音波発振器出力値と実測振幅値との関係に基づく振幅値補正情報をボンディングパラメータとして保持しておき、目的の振幅値で前記ボンディングツールを振動させる際に前記振幅値補正情報を読み出して実振幅値が前記目的の振幅値となるように補正した補正発振器出力値で前記ボンディングツールを振動させるようにした超音波ボンディング装置。
【請求項２】
前記ボンディングツールと、
前記ボンディングツールを超音波振動させるための振動子と、
前記振動子を駆動させるための超音波発振器と、
前記振幅値補正情報を保持するための記憶部と、
前記目的の振幅値で前記ボンディングツールを振動させる際に、前記記憶部から前記振幅値補正情報を読み出して実振幅値が前記目的の振幅値となるように補正した補正発振器出力値で前記超音波発振器を動作させる制御部と、を備えた請求項１に記載の超音波ボンディング装置。
【請求項３】
前記振幅値補正情報として、複数の前記発振器出力値に対してそれぞれ測定された前記実測振幅値が入力される請求項１又は２に記載の超音波ボンディング装置。
【請求項４】
前記振幅値補正情報として、前記発振器出力値と前記実測振幅値の１次以上の近似式、対数近似式及び前記近似式の係数のうちのいずれかが入力される請求項１又は２に記載の超音波ボンディング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波ボンディング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ボンディング対象物に荷重と超音波振動を作用させながら被接合面に圧着するボンディング方法がある。一般的な超音波ボンディング装置はヘッド部にボンディングツールを有している。超音波ボンディング装置は、ボンディングツールを介してボンディング対象物に荷重と超音波振動を作用させながらボンディング対象物を被接合面に圧着する。
【０００３】
ボンディングツールは消耗品であり、製品をある数量処理すると使用できなくなる。したがって、ボンディングツールの新規作成及び交換が必要である。
【０００４】
ボンディングツールを新規に作成した場合、材料分布の違いや加工後の微妙な形状の違いなどから、超音波ボンディング装置における超音波発振器の設定値に対するボンディングツールの振幅値が交換前のものと異なることが知られている。つまり、ボンディングツールを交換すると、所望の振幅値に対する超音波発振器出力値に差が出てしまう。
【０００５】
超音波ボンディング装置では、ボンディングツール交換時に、超音波発振器出力値を合わせ込むために費用と時間が費やされる。それでも合わせ込めない差に対しては、そのまま使用して接合状態のばらつきを許容したり、さらに新規作成したボンディングツールで再度条件出しを実施するための費用と工数をかけたりしていた。
【０００６】
また、特許文献１には、ボンディングツールの温度変動に拘わらず振動子の駆動電流値を常に一定に保つことにより、ボンディング品質を安定させることを目的とした超音波ボンディング装置が開示されている。該超音波ボンディング装置は、ボンディングツールを空中発振させて指令電圧（Ｖｂｉｔ）と振動子に作用する電力又は電流と相関関係を示す振動子駆動特性を求めるキャリブレーションを随時行う。そして、該超音波ボンディング装置は、求められた振動子駆動特性と予め設定されたボンディング条件により指定される指定電圧に基づいて、振動子駆動回路に出力される指令電圧（Ｖｂｉｔ）を設定する。
【０００７】
特許文献１に開示された超音波ボンディング装置は、ボンディングツールの挙動をモニターしてフィードバックする機能が付加されていることにより、振動子の印加電圧対電流及び印加電圧対電力の両方又はいずれかの特性データをボンディング動作の前に取得する。したがって、特許文献１に開示された超音波ボンディング装置は、装置価格を押し上げたり、ボンディング時間が長くなったりするという問題があった。
【０００８】
また、特許文献１に開示された超音波ボンディング装置は、振動振幅等の出力レンジが異なる超音波振動子に交換する都度、新たな事前データの取得による記憶データの更新という煩雑な作業が生じていた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、簡単な作業でボンディングツール交換時の条件出しを正確にできる超音波ボンディング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明にかかる超音波ボンディング装置は、超音波振動されてボンディング対象物に当接され、かつ超音波振動されるボンディングツールが交換可能であって、上記ボンディングツールを超音波振動させたときの超音波発振器出力値と実測振幅値との関係に基づく振幅値補正情報をボンディングパラメータとして保持しておき、目的の振幅値で上記ボンディングツールを振動させる際に上記振幅値補正情報を読み出して実振幅値が上記目的の振幅値となるように補正した補正発振器出力値で上記ボンディングツールを振動させるようにしたものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の超音波ボンディング装置は、簡単な作業でボンディングツール交換時の条件出しを正確にできる超音波ボンディング装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】一実施例を説明するための概略的な構成図である。
【図２】ボンディングツールの実測振幅値の測定例を説明するための概略図である。
【図３】振幅値補正情報を入力するための設定画面の一例を説明するための概略図である。
【図４】超音波発振器の発振器出力値とボンディングツールの実測振幅値との関係の一例を表わす図である。
【図５】振幅値補正情報を入力するための設定画面の他の例を説明するための概略図である。
【図６】図１に示された実施例のボンディング時の動作を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の超音波ボンディング装置は、ボンディングツール作成後に予め測定された、ボンディングツールを超音波振動させたときの超音波発振器出力値と実測振幅値との関係に基づく振幅値補正情報をボンディングパラメータとして保持する。実測振幅値の測定は、例えば精度の高いレーザードップラー計などの振動計を用いて行われる。操作者は、振幅値補正情報として、例えば設定発振器出力値ごとの実測振幅値、又は設定発振器出力値と実振幅値との関係式などを入力するだけでよい。したがって、本発明の超音波ボンディング装置は、簡単な作業でボンディングツール交換時の条件出しを正確にできる。
【００１４】
本発明の超音波ボンディング装置は、例えば、上記ボンディングツールと、上記ボンディングツールを超音波振動させるための振動子と、上記振動子を駆動させるための超音波発振器と、上記振幅値補正情報を保持するための記憶部と、上記目的の振幅値で上記ボンディングツールを振動させる際に、上記記憶部から上記振幅値補正情報を読み出して実振幅値が上記目的の振幅値となるように補正した補正発振器出力値で上記超音波発振器を動作させる制御部と、を備えている。
【００１５】
本発明の超音波ボンディング装置において、上記振幅値補正情報として、例えば、複数の上記発振器出力値に対してそれぞれ測定された上記実測振幅値が入力される。これにより、操作者は振幅値補正情報を直感的に入力でき、入力時の煩雑さを低減できる。ただし、入力される振幅値補正情報はこれに限定されない。
【００１６】
本発明の超音波ボンディング装置において、上記振幅値補正情報として、例えば、上記発振器出力値と上記実測振幅値の１次以上の近似式、対数近似式及び上記近似式の係数のうちのいずれかが入力される。これにより、操作者は振幅値補正情報を直感的に入力でき、入力時の煩雑さを低減できる。ただし、入力される振幅値補正情報はこれに限定されない。
【００１７】
図１は、一実施例を説明するための概略的な構成図である。
超音波ボンディング装置は、ボンディングツール１、振動子３、超音波発振器５、記憶部７、制御部９、ボンディングヘッド１１、入力部１３、表示部１５を備えている。
【００１８】
ボンディングツール１は超音波振動されてボンディング対象物１７に当接されるものである。ボンディング対象物１７は例えば半導体チップである。ボンディングツール１は、例えばネジ固定によってボンディングヘッド１１に着脱可能に取り付けられており、交換可能なものである。
【００１９】
振動子３はボンディングツール１を超音波振動させるためのものである。
超音波発振器５は振動子３を駆動させるためのものである。
記憶部７は、後述する振幅値補正情報をボンディングパラメータとして保持しておくためのものである。
制御部９は、超音波発振器５の発振器出力値を制御して、ボンディングツール１を目的の振幅値で振動させる。
【００２０】
ボンディングヘッド１１は、ボンディングツール１を介してボンディング対象物１７に荷重を与えるための加圧機能を備えている。また、ボンディングヘッド１１は、ボンディングツール１にボンディング対象物１７を吸着させるための吸引機能を備えている。ボンディングヘッド１１の動作は、制御部９によって制御される。
【００２１】
入力部１３は、後述する振幅値補正情報や目的の振幅値などを入力するためのものである。
表示部１５は、振幅値補正情報や目的の振幅値などの入力画面などを表示する。
【００２２】
記憶部７には、予め設定された、ボンディングツール１の設定振幅値と超音波発振器５の設定発振器出力値との関係を表わすテーブル又は関係式が保持されている。
また、記憶部７には、設定発振器出力値でボンディングツール１を超音波振動させたときの実測振幅値に基づく振幅値補正情報がボンディングパラメータとして保持されている。
【００２３】
図２は、ボンディングツールの実測振幅値の測定例を説明するための概略図である。図２では、ボンディングツールが裏面視されて、ボンディングツールのボンディング対象物が吸着される面が図示されている。
【００２４】
ボンディングツール１の実測振幅値は、例えばレーザードップラー計１９などの振動計によって高精度に測定される。
新規作成されたボンディングツール１は振動子３に取り付けられる。振動子３は、超音波発振器５の既知の発振器出力値、例えば複数の設定発振器出力値で駆動される。超音波発振器５の発振器出力値とボンディングツール１の実測振動値との関係を表わす振幅値補正情報が、制御部９又は操作者によって作成される。
【００２５】
図３は、振幅値補正情報を入力するための設定画面の一例を説明するための概略図である。
例えば、表示部１５に表示される振幅値補正情報を入力するための設定画面２１は、超音波発振器５の設定発振器出力値（％）と、設定振幅値（μｍ（マイクロメートル））と、実測振幅値（μｍ）の関係を表わす図表で表示される。
【００２６】
操作者は、例えば超音波発振器５の設定発振器出力値ごとに、新規作成されたボンディングツール１の実測振幅値を入力する。実測振幅値が入力された後、制御部９は、振幅値補正情報として、例えば、超音波発振器５の発振器出力値とボンディングツール１の実測振幅値との関係を表わす式を算出する。
【００２７】
図４は、超音波発振器の発振器出力値とボンディングツールの実測振幅値との関係の一例を表わす図である。図４において、縦軸は実測振幅値（μｍ）、横軸は発振器出力値（％）を示す。
【００２８】
例えば、図３に示された実測振幅値に対して、式（１）の１次近似式が得られる。
実測振幅値（μｍ）＝０.０５５×発振器出力値（％）−０.００１３  ・・・（１）
【００２９】
制御部９は、式（１）に関する振幅値補正情報をボンディングパラメータとして記憶部７に記憶する。記憶部７に記憶される振幅値補正情報は、発振器出力値と実測振幅値の関係を導き出せる情報であれば、どのような形式のものであってもよい。
【００３０】
例えば、記憶部７に記憶される情報は、上記式（１）そのものであってもよいし、上記式（１）の係数であってもよい。なお、超音波発振器５の発振器出力値とボンディングツール１の実測振幅値の関係式は１次近似式に限定されない。該関係式は、１次以上の近似式及び対数近似式のいずれであってもよい。また、記憶部７に記憶される情報は、超音波発振器５の発振器出力値とボンディングツール１の実測振幅値の関係を表わす近似式の係数であってもよい。
【００３１】
また、記憶部７に記憶される情報は、実測振幅値が測定されたボンディングツール１を設定振幅値に合わせて振動させうる発振器出力値（％）であってもよい。例えば、図３に示された数値の場合、設定振幅値０.５μｍに対応して、上記式（１）に基づいて、補正発振器出力値（％）＝（０.５＋０.００１３）÷０.０５５＝０.５０１３／０.０５５（≒９.１１４５）が記憶部７に記憶される。
【００３２】
図５は、振幅値補正情報を入力するための設定画面の他の例を説明するための概略図である。
【００３３】
図５に示されるように、入力部１３から入力される実測振幅値に関する情報は、設定画面２３に入力される発振器出力値と実測振幅値の関係式であってもよい。この関係式は操作者によって導き出される。ここで、操作者が入力する情報は、該関係式そのものであってもよいし、該関係式の係数のみであってもよい。
【００３４】
この場合でも、制御部９が記憶部７にボンディングパラメータとして記憶する振幅値補正情報は、発振器出力値と実測振幅値の関係を導き出せる情報であれば、どのような形式のものであってもよい。
【００３５】
図６は、この実施例のボンディング時の動作を説明するためのフローチャートである。
実測振幅値が測定され、記憶部７にボンディングパラメータとして振幅値補正情報が記憶されたボンディングツールに対応するボンディングツール１がボンディングヘッド１１に装着されている。操作者は、目的の振幅値でボンディングツール１を振動させるべく、所望の振幅値、例えば図３に示された設定振幅値のいずれかを入力部１３に入力する（ステップＳ１）。
【００３６】
制御部９は、搭載されているボンディングツール１に関する振幅値補正情報を記憶部７から読み出す（ステップＳ２）。
さらに、制御部９は、振幅値補正情報に基づいて、実振幅値が目的の振幅値（入力された振幅値）となるように補正した補正発振器出力値を超音波発振器５へ出力する（ステップＳ３）。
【００３７】
超音波発振器５は、補正発振器出力値で振動子３に電圧を印加する（ステップＳ４）。
振動子３は、補正発振器出力値に基づく電圧で駆動され、ボンディングツール１が振動される（ステップＳ５）。このとき、ボンディングツール１の実振幅値は目的の振幅値と同じになる。
【００３８】
このように、操作者は、ボンディングツール１の作成後に、精度の高いレーザードップラー計などの振動計で超音波発振器５の発振器出力値に対する実測振幅値を予め測定し、発振器出力値と実測振幅値との関係に基づく振幅値補正情報を記憶部７に保持させておく。また、操作者は、例えば、各設定振幅値に対して実測振幅値を入力する、又は発振器出力値と実測振幅値との関係式を入力する。
したがって、この実施例の超音波ボンディング装置は、簡単な作業でボンディングツール交換時の条件出しを正確にできる。
【００３９】
なお、この実施例において、設定発振器出力値と設定振幅値との関係を表わす初期ボンディングパラメータ（図３を参照。）などの装置仕様や、構造などはほとんど変更する必要がない。
【００４０】
さらに、ボンディングツール１の実測振幅値を測定する環境は、レーザードップラー計などの振動計の設置エリアや測定長の自由度が高く、また、ボンディングツールやその他計測部品、測定器などの位置関係を細かく設定できる。したがって、精度の高い計測が可能となり、装置に内蔵して常時モニターする手段よりも有利となる。
【００４１】
また、超音波発振器５の発振器出力値と実測振幅値がデータ取得されるので、操作者は、例えば、取得データを装置内へ入力する際に振幅値として直感的に入力でき、入力時の煩雑さを低減できる。
【００４２】
また、この実施例は、ボンディングツール１の再作成及び再条件出しを実施する必要がないので、ボンディングツール作成費用と時間を削減できる。
また、この実施例は、ボンディングツール交換後の条件出しに要する費用と工数を削減できる。また、この実施例は、装置価格を低減し、ボンディング時間を短縮するとともに、接合状態のばらつきを抑え、安定した接合品質を確保できる。
【００４３】
なお、図３に示された設定画面では、設定振幅値は０.１μｍ単位に設定されているが、本発明において、入力される目的の振幅値はこれに限定されない。本発明において、入力される目的の振幅値は、予め設定された設定振幅値であってもよいし、任意の振幅値の数値であってもよい。
【００４４】
以上、本発明の実施例を説明したが、上記実施例は一例であり、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内で種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１  ボンディングツール
３  振動子
５  超音波発振器
７  記憶部
９  制御部
１７  ボンディング対象物
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４６】
【特許文献１】特開２００２?２６１１２９号公報
【図１】
2014175619.tif 000003
【図２】
2014175619.tif 000004
【図３】
2014175619.tif 000005
【図４】
2014175619.tif 000006
【図５】
2014175619.tif 000007
【図６】
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