(57)【要約】【課題】温度制御精度に優れ且つコンパクトで低コストのボンディング装置およびボンディングツールを提供することを目的とする。【解決手段】接合対象物に荷重と振動を作用させながらこの接合対象物を被接合面に圧着するボンディングツール７において、ホーン８の長手方向に沿って設けられた装着孔８ｇ、８ｈ内にそれぞれヒータ１９，熱電対２０を装着し、ヒータ１９によって接合作用部１０を加熱する際の温度を熱電対２０によって測定する。これにより、ホーンの表面温度を非接触で測定する従来方式と比較して、接合作用部１０の温度を高い精度で測定することができ、温度制御精度に優れ且つコンパクトで低コストのボンディングツールを実現することができる。【選択図】図４
2008300891.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接合対象物に荷重と振動を作用させながらこの接合対象物を被接合面に接合するボンディング装置であって、前記接合対象物に当接するボンディングツールと、このボンディングツールを前記接合対象物に押圧する押圧手段とを備え、前記ボンディングツールは、横長のホーンと、このホーンに対してホーンの長手方向に沿った第１方向に縦振動を付与する振動子と、前記ホーンから前記第１方向と略直交する第２方向に突出して設けられた凸状部と、この凸状部の端部に設けられ前記接合対象物に当接する接合作用部と、前記ホーンに設けられ前記接合作用部を加熱する加熱手段と、前記ホーンの内部に設けられ前記接合作用部の温度を測定する測温手段とを備え、前記測温手段は棒状であり、前記ホーンに第１方向に沿って設けられた前記測温手段の外径よりも大きい内径の装着孔内にホーンに固着されずにこの装着孔の内面との間に隙間を保って移動自在なルーズな状態で挿入され、且つ前記測温手段は前記第２のリード線の剛性によって前記装着孔からの脱落を防止するようにしたことを特徴とするボンディング装置。
【請求項２】
前記装着孔の開孔端において、前記第２のリード線をプラグによって前記ホーンに弾性支持することを特徴とする請求項１記載のボンディング装置。
【請求項３】
接合対象物に荷重と振動を作用させながらこの接合対象物を被接合面に接合するボンディングツールであって、前記ボンディングツールは、横長のホーンと、このホーンに対してホーンの長手方向に沿った第１方向に縦振動を付与する振動子と、前記ホーンから前記第１方向と略直交する第２方向に突出して設けられた凸状部と、この凸状部の端部に設けられ前記接合対象物に当接する接合作用部と、前記ホーンに設けられ前記接合作用部を加熱する加熱手段と、前記ホーンの内部に設けられ前記接合作用部の温度を測定する測温手段とを備え、前記測温手段は棒状であり、前記ホーンに第１方向に沿って設けられた前記測温手段の外径よりも大きい内径の装着孔内にホーンに固着されずにこの装着孔の内面との間に隙間を保って移動自在なルーズな状態で挿入され、且つ前記測温手段は前記第２のリード線の剛性によって前記装着孔からの脱落を防止するようにしたことを特徴とするボンディングツール。
【請求項４】
前記装着孔の開孔端において、前記第２のリード線をプラグによって前記ホーンに弾性支持することを特徴とする請求項３記載のボンディングツール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品などの接合対象物を基板の電極などの被接合面にボンディングする電子部品のボンディング装置およびボンディングツールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子部品などの接合対象物を基板の電極などの被接合面にボンディングする方法として超音波圧接が知られている。この方法は、電子部品を被接合面に対して押圧しながら電子部品に超音波振動を与え、接合面を微小に振動させて密着させるものである。超音波圧接に用いられるボンディングツールは、振動発生源の振動を電子部品に伝達させる細長形状のホーンを有しており、このホーンに設けられた接合作用部によって電子部品に荷重と振動を作用させながら、電子部品を被接合面に圧着してボンディングする。
【０００３】
このようなボンディングツールとして、ホーンにヒータを内蔵し電子部品を接合作用部を介して加熱しながらボンディングを行うものが知られており、このヒータ内蔵型において加熱時の温度制御が求められる場合には、測温手段を備えたものが用いられる（例えば特許文献１参照）。この特許文献例では、赤外線温度計のような非接触型の測温手段が用いられており、ボンディングツールの側面の温度を検出するようにしている。
【特許文献１】特開２０００−２００９６１号公報（図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで近年部品種類の多様化に伴い、ボンディング動作時に従来と比較してより精細な温度制御を必要とする電子部品が現れている。しかしながら、このような電子部品に対して上述の特許文献例のような非接触式の測温手段を適用した場合には、温度検出部位の温度は必ずしも本来の温度制御対象部位、すなわち電子部品に当接して加熱する接合作用部の温度とは一致せず、温度検出誤差を生じる傾向にある。この結果ボンディング動作の加熱過程において接合作用部の温度制御に誤差を生じる場合があった。さらに、測温手段として非接触式の温度センサをホーン本体と別個に設ける構成であることから、ボンディングツールの全体構成のコンパクト化・低コスト化が困難であった。
【０００５】
そこで本発明は、温度制御精度に優れ且つコンパクトで低コストのボンディング装置およびボンディングツール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】
【０００６】
請求項１記載の発明は、接合対象物に荷重と振動を作用させながらこの接合対象物を被接合面に接合するボンディング装置であって、前記接合対象物に当接するボンディングツールと、このボンディングツールを前記接合対象物に押圧する押圧手段とを備え、前記ボンディングツールは、横長のホーンと、このホーンに対してホーンの長手方向に沿った第１方向に縦振動を付与する振動子と、前記ホーンから前記第１方向と略直交する第２方向に突出して設けられた凸状部と、この凸状部の端部に設けられ前記接合対象物に当接する接合作用部と、前記ホーンに設けられ前記接合作用部を加熱する加熱手段と、前記ホーンの内部に設けられ前記接合作用部の温度を測定する測温手段とを備え、前記測温手段は棒状であり、前記ホーンに第１方向に沿って設けられた前記測温手段の外径よりも大きい内径の装着孔内にホーンに固着されずにこの装着孔の内面との間に隙間を保って移動自在なルーズな状態で挿入され、且つ前記測温手段は前記第２のリード線の剛性によって前記装着孔からの脱落を防止するようにした。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記装着孔の開孔端において、前記第２のリード線をプラグによって前記ホーンに弾性支持する。
【０００８】
請求項３記載の発明は、接合対象物に荷重と振動を作用させながらこの接合対象物を被接合面に接合するボンディングツールであって、前記ボンディングツールは、横長のホーンと、このホーンに対してホーンの長手方向に沿った第１方向に縦振動を付与する振動子と、前記ホーンから前記第１方向と略直交する第２方向に突出して設けられた凸状部と、この凸状部の端部に設けられ前記接合対象物に当接する接合作用部と、前記ホーンに設けられ前記接合作用部を加熱する加熱手段と、前記ホーンの内部に設けられ前記接合作用部の温度を測定する測温手段とを備え、前記測温手段は棒状であり、前記ホーンに第１方向に沿って設けられた前記測温手段の外径よりも大きい内径の装着孔内にホーンに固着されずにこの装着孔の内面との間に隙間を保って移動自在なルーズな状態で挿入され、且つ前記測温手段は前記第２のリード線の剛性によって前記装着孔からの脱落を防止するようにした。
【０００９】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記装着孔の開孔端において、前記第２のリード線をプラグによって前記ホーンに弾性支持する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、接合作用部を加熱する加熱手段が設けられたホーンの内部に接合作用部の温度を測定する測温手段を設けることにより、温度制御精度に優れ且つコンパクトで低コストのボンディングツールを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態のボンディング装置の正面図、図２は本発明の一実施の形態のボンディングツールの正面図、図３は本発明の一実施の形態のボンディングツールの平面図、図４は本発明の一実施の形態のボンディングツールの部分断面図、図５は本発明の一実施の形態のボンディングツールの側面図、図６は本発明の一実施の形態のボンディングツールにおける加熱状態の説明図、図７は本発明の一実施の形態のボンディングツールにおける振動子の装着状態の説明図、図８は本発明の一実施の形態のボンディングツールにおける板状部材の結合状態の説明図である。
【００１２】
まず図１を参照して、ボンディング装置の構造を説明する。このボンディング装置は、接合対象物である半導体チップに荷重と振動を作用させながらこの半導体チップを被接合面である基板に圧着して接合する機能を有するものである。図１において、位置決めテーブル１の上面に設けられた基板保持部２には、基板３が保持されている。基板３には下面に複数のバンプ４ａが設けられた半導体チップ４が、超音波ボンディングにより圧着される。
【００１３】
位置決めテーブル１の上方にはボンディング機構が配設されている。ボンディング機構は、昇降押圧機構５によって昇降動作を行う昇降ブロック６の下面に、ボンディングツール７を装着して構成されている。ボンディングツール７は横長の棒状部材であるホーン８を主体としており、ホーン８の１方側の端部には振動子１１が装着されている。ホーン８の下面８ａの中央部には凸状部９ａが設けられており、凸状部９ａの端部には接合作用部１０が固着されている。接合作用部１０の下面は接合対象の半導体チップ４に当接する当接面１０ａとなっている。
【００１４】
ボンディングツール７の当接面１０ａに半導体チップ４を保持させた状態で、昇降押圧機構５によってボンディングツール７を下降させることにより、半導体チップ４は基板３
に対して押圧される。この状態で振動子１１を駆動することにより半導体チップ４にはホーン８および接合作用部１０を介して荷重と振動が作用し、これにより半導体チップ４は基板３に接合される。したがって、昇降押圧機構５はボンディングツール７を半導体チップ４に押圧する押圧手段となっている。
【００１５】
以下、図２、図３、図４、図５を参照してボンディングツール７の構造について説明する。ボンディングツール７のホーン８は金属材料（例えばステンレス、アルミニウム、チタン等）等から成り、矩形断面を有する棒状体である。図２に示すように、ホーン８の下面８ａにはホーン８の長手方向（第１方向）と直交する第２方向に突出して凸状部９ａが設けられている。
【００１６】
ホーン８の一方側の側端部には振動子１１がスペーサ１２を介してボルト締結されており、振動子１１は側面に突出した電極１１ａを介して振動子駆動部１３に接続されている。スペーサ１２の機能については後述する。振動子駆動部１３によって振動子１１を駆動することにより、ホーン８の長手方向に沿った第１方向に縦振動が付与される。したがって振動子１１は、ホーン８の長手方向に沿った第１方向に振動を付与する振動付与手段となっている。なおスペーサ１２は必須のものではない。
【００１７】
図３に示すように、ホーン８の両側の側面８ｄには、それぞれホーン取り付け用のリブ８ｃがホーン８から外側に突出して設けられており、リブ８ｃに設けられた取付穴にボルト（図示省略）を挿入して昇降ブロック６に締結することにより、ホーン８は昇降ブロック６に両持ち支持状態で固定される。昇降ブロック６は、押圧手段である昇降押圧機構５にボンディングツール７を取り付ける取り付け部材となっている。
【００１８】
リブ８ｃは凸状部９ａを中心とした中心振り分位置に配置されており、２つのリブ８ｃの間の寸法は、振動部分を固定することによる振動の減衰を極小にするために、図２に示すように、振動子１１によって付与される縦振動の半波長（Ｌ／２）に等しくなるように設定される。なお、当該寸法は振動の減衰が許容できる範囲であればよく、必ずしもＬ／２に等しくなくてもよい。
【００１９】
図２には、ボンディングツール７の正面図とともに、振動子１１によってホーン８に誘起される定在波振動の振幅のグラフを示しており、振動子１１をホーン８に応じた適切な周波数で駆動してホーン８に第１方向の縦振動を付与して共振状態を作り出すことにより、ホーン８には図２のグラフに示すような定在波振動が発生する。ホーン８の定在波振動において、リブ８ｃの位置は水平方向の変位がほとんどない節となり、リブ８ｃの中心に位置する凸状部９ａの位置は水平方向の振幅が最大となる腹に相当する。すなわち、昇降押圧機構５にボンディングツール７を取り付ける昇降ブロック６は、ホーン８に誘起される定在波振動の節を介してホーン８に連結される。そして凸状部９ａの振動は当接面１０ａを介して半導体チップ４に伝達される。
【００２０】
ホーン８において凸状部９ａの反対側（第１方向の中心軸に関して対称方向）には、凸状部９ａとほぼ同一形状で凸出した振動バランス部９ｂが設けられている。振動バランス部９ｂは、ボンディングツール７において、主として質量バランスを保つことによりホーン８の上下の振動バランスを保つために設けられており、この振動バランス部９ｂにより、ホーン８の振動分布および質量分布は第１方向の中心軸に対してほぼ対称となり、均一な振動伝達が確保される。
【００２１】
ホーン８の内部にはホーン上面に開孔した吸引孔８ｂが設けられている。吸引孔８ｂの一端部はホーン８の右端に設けられた埋め栓１８によって閉塞され、他端部は凸状部９ａに設けられた内部空間９ｃに連通している（図５参照）。更に内部空間９ｃは接合作用部
１０に設けられた吸着孔１０ｂに連通している。吸引孔８ｂはホーン８の上面に当接したパッド１４を介して真空吸引源１５に接続されており、真空吸引源１５を駆動することにより吸着孔１０ｂから真空吸引し、これにより当接面１０ａに当接した半導体チップ４は当接面１０ａに真空吸着により保持される。
【００２２】
ホーン８に振動子１１が結合された左端面近傍には、複数のスリット８ｅが長手方向に直交する水平方向（図２において紙面に垂直方向）に設けられている。各スリット８ｅは、ホーン８に垂直に設けられたエア流路孔８ｆおよびホーン８の上面に当接したパッド１６を介してエア供給源１７に接続されている。エア供給源１７を駆動することによりスリット８ｅからエアが噴出され、これによりスリット８ｅ近傍のホーン８は空冷作用により冷却される。なお、パッド１６はシリコーン樹脂などの柔軟な樹脂からなっているので、ボンディングツール７の振動を阻害しにくい。
【００２３】
そしてこの冷却効果により、以下に説明する加熱手段によってホーン８を加熱する際に、加熱手段からの伝熱による振動子１１の昇温が防止され、振動子１１の温度変動による振動特性の変動を防止することができるようになっている。スリット８ｅ、エア流路孔８ｆおよびエア供給源１７は、加熱手段と振動子１１との間に設けられ振動子１１を冷却する冷却手段となっている。
【００２４】
次に、ホーン８の内部に設けられた加熱手段および測温手段について説明する。図２に示すように、ホーン８の内部には、右端面から第１のリード線２２と第２のリード線２３が第１方向に挿入されている。リード線２２、２３はそれぞれ電気部品であるヒータ１９、熱電対２０を外部の加熱電源部２５と接続するための電気配線であり、樹脂製のクッション２４を介してブラケット２６に結合されている。ブラケット２６は金属の薄い板部材であり、ボルト２８によって昇降ブロック６に締結されている。昇降ブロック６とブラケット２６との間には、ワッシャ２７が介在しており、昇降ブロック６とブラケット２６との直接の接触を防止するようにしている。
【００２５】
図４に示すように、ヒータ１９、熱電対２０はそれぞれホーン８の右半部にホーン８の長手方向（第１方向）に沿って設けられた円形断面の装着孔８ｇ、８ｈ内に挿入されている。図５に示すように、装着孔８ｇ、８ｈはいずれもホーン８の第１方向に直交する断面内において、吸引孔８ｂと重ならない位置に設けられている。なお図４においてハッチングで示す断面は、図５における折れ線ａに沿った断面を示している。
【００２６】
装着孔８ｇ内に第１方向に挿入されたヒータ１９は棒状の加熱手段であり、ヒータ１９を作動させることによりホーン８が加熱され、これにより接合作用部１０の当接面１０ａを介して半導体チップ４が加熱される。この加熱により、ボンディング動作において半導体チップ４の基板３への圧着を短時間で効率よく行うことができる。
【００２７】
ヒータ１９を連続して作動させると、ヒータ１９から発生した熱はホーン８を伝わって振動子１１に伝達され、振動子１１を昇温させる。振動子１１の昇温は振動特性の変動を招く要因となることから、振動子１１への伝熱はできるだけ抑制することが望ましい。このため、本実施の形態に示すホーン８においては、前述のように振動子１１の伝熱方向の手前側にスリット８ｅを設け、パッド１６を介して供給されたエアをスリット８ｅから吹き出させることにより、ホーン８を介して伝達される熱をスリット８ｅによって放散して、振動子１１への伝熱量を極力少なくするようにしている。
【００２８】
装着孔８ｈ内に第１方向に挿入された熱電対２０は棒状の測温手段であり、ヒータ１９による加熱時に接合作用部１０の温度を測定する。この温度測定は、接合作用部１０の直近位置においてホーン８内部の温度を測定することにより行われる。熱電対２０によって
測定された温度信号はリード線２３を介して加熱電源部２５（図２）の温調ユニットにフィードバックされ、ヒータ１９はこの温度測定結果に基づいてフィードバック制御される。これにより、接合作用部１０の温度は設定温度に保持され、半導体チップ４は当接面１０ａを介しての伝熱によって所定温度まで加熱される。
【００２９】
この温度測定において、熱電対２０はホーン８内部の接合作用部１０の直近位置に配設されていることから、接合対象となる半導体チップ４の加熱制御のための温度測定を精細に行うことができ、ホーンの表面温度を非接触で検出する従来技術と比較して、高い温度調節精度を確保することが可能となっている。さらに、測温手段である熱電対２０をホーン８の内部に装着する構成を採用していることから、ボンディングツール７の全体構成のコンパクト化・低コスト化を図ることができる。
【００３０】
次にヒータ１９および熱電対２０のホーン８への装着方法について説明する。装着孔８ｇの内径はヒータ１９の外径よりも僅かに大きく設定されており、ヒータ１９を装着孔８ｇ内に挿入して装着した状態において、ヒータ１９の外面と装着孔８ｇの内面との間に僅かな隙間Ｇ１が確保される。装着孔８ｈは長手方向の位置によって内径が異なる段付き形状となっている。なお、この段付き形状は必須のものではない。熱電対２０の測温部が挿入される先端孔８ｈ＊の内径は測温部の外径よりも僅かに大きく設定されており、測温部を先端孔８ｈ＊内に挿入して装着した状態において、測温部の外面と先端孔８ｈ＊の内面との間に僅かな隙間Ｇ２が確保される。すなわち、ヒータ１９および熱電対２０は、ホーン８に固着されずにそれぞれの装着孔内において移動可能な状態、すなわちルーズな取り付け状態で装着されるようになっている。
【００３１】
そしてこのようにルーズな取り付け状態で装着されたヒータ１９、熱電対２０がホーン８から脱落しないように、本実施の形態においては以下に示す方法によってヒータ１９、熱電対２０を保持している。まず図４に示すように、リード線２２，２３をホーン８への挿入端の外側においてＬ字状に屈曲させる。そして屈曲されたリード線２２、２３を樹脂製のクッション２４を介してブラケット２６によって保持する。これによりヒータ１９、熱電対２０は、リード線２２、２３の剛性によってヒータ１９、熱電対２０の長手方向への変位が緩く拘束され、ホーン８からの抜け落ちが防止される。また熱電対２０については、装着孔８ｈの開孔端においてリード線２３をシリコーン樹脂等の軟性の樹脂で製作されたパイプ状の部材であるプラグ２１によってホーン８へ弾性支持するようにしている。これにより、リード線２３は装着孔８ｈの略中心位置に保持され、熱電対２０の測温部を先端孔８ｈ＊内に無理なく挿入することができる。なお、プラグ２１は必須のものではない。
【００３２】
ここでブラケット２６は、ホーン８と定在波振動の節の位置において連結された昇降ブロック６に結合されていることから、ホーン８から昇降ブロック６に伝達される振動は極小となり、したがってリード線２２、２３に過大な振動を付与することなくブラケット２６によってリード線２２、２３を安定して保持することが可能となっている。なおリード線２２、リード線２３は必ずしもＬ字状に屈曲させる必要はなく、昇降ブロック６とホーン８の相対配置に応じてリード線２２、２３を保持する位置や保持形態を適宜選択すればよい。
【００３３】
上記構成においてヒータ１９および熱電対２０は、ホーン８に設けられた装着孔８ｇ、８ｈの内面との間に隙間を保って装着され、電気配線であるリード線２２，２３によって外部と接続された電気部品であり、取り付け部材である昇降ブロック６に設けられたブラケット２６に、リード線２２，２３を保持させることによりリード線２２，２３自体の剛性によって装着孔８ｇ、８ｈからのヒータ１９および熱電対２０の脱落を防止するようにしている。
【００３４】
このように、ヒータ１９、熱電対２０の装着をルーズな取り付け状態とし、さらにリード線２２，２３の剛性によって保持する構成を採用することにより、ヒータ１９や熱電対２０をそれぞれの装着孔８ｇ、８ｈの内面に押し付ける接触圧が発生しない。このため温度変化によるホーン８の膨張・収縮が生じた場合においても装着状態が変動することなく、常に一定の装着状態が保たれる。したがって、ボンディング作業を反復して実行する過程においてホーン８全体の剛性分布の変動が発生せず、安定した振動特性が保たれる。またヒータ１９、熱電対２０はホーン８に強固には固定されないことから、ヒータ１９、熱電対２０には超音波振動が直接伝達されない。このためヒータ１９、熱電対２０には振動に起因する破損が生じにくく、ヒータ１９、熱電対２０の部品寿命を延長することができる。
【００３５】
なお、ヒータ１９、熱電対２０のホーン８への保持方法として、ホーン取付け用のリブ８ｃの位置、すなわち振動子１１によってホーン８に誘起される定在波振動の節の位置において、ヒータ１９、熱電対２０をセットボルトによってホーン８に固定するようにしてもよい。この方法によればヒータ１９、熱電対２０は定在波振動の振幅が極小となる位置においてホーン８と接触することから、ヒータ１９や熱電対２０への超音波振動の伝達を極力抑制することができる。
【００３６】
次に図６を参照して、ホーン８におけるヒータ１９の長手方向配置について説明する。図６において、曲線ｂは接合作用部１０が設けられた凸状部９ａの長手方向の温度分布を定性的に示すグラフである。すなわち、ホーン８において接合作用部１０の中心から左側はスリット８ｅから吹き出すエアによって冷却されるため、ホーン８の温度分布は長手方向に沿って一様な温度分布とはならず、曲線ｂのように左側の温度が右側の温度よりも低くなる傾向を示す。
【００３７】
このようにホーン８に温度勾配が生じると、ホーン８の熱変形は長手方向に均一とはならず、凸状部９ａがわずかに傾斜するような熱変形挙動を示す。この結果接合作用部１０は正しく水平とならず、ボンディング動作において半導体チップ４と当接面１０ａとが均一に接触しない片当たりを生じやすく、押圧姿勢不良に起因する接合品質の低下を招く。したがってホーン８の温度分布は、長手方向に沿って極力均一であることが求められる。
【００３８】
このため本実施の形態においては、ホーン８におけるヒータ１９の長手方向の配置を、図６に示すように、接合作用部１０の長手方向の中心を示す中心線ＣＬから左側（スリット８ｅ側）に偏倚させるようにしている。すなわち、ヒータ１９を中心線ＣＬよりも振動子１１寄りに偏倚して配置し、ヒータ１９の長手方向の加熱分布を示す曲線ｃの中心位置（加熱中心１９ｃ）が中心線ＣＬよりも振動子１１寄りに位置するようにヒータ１９を偏らせて配置する。これによりヒータ１９の作動時において、ヒータ１９による加熱は中心線ＣＬの左側に偏って行われる。この結果、スリット８ｅの冷却作用に起因するホーン８の温度勾配が補正され、加熱時において接合作用部１０の当接面１０ａを極力水平に保つことができる。
【００３９】
なお、加熱手段を中心線ＣＬに対してほぼ対称に配置した場合であっても、加熱手段の冷却手段寄りの部分をそれ以外の部分よりも大きな出力で加熱することによって、スリット８ｅの冷却作用に起因するホーン８の温度勾配を補正することができる。この場合、加熱手段としてのヒータ１９を複数（例えば２つ）用いると、温度制御が容易になるので望ましい。
【００４０】
次に図７を参照して、振動子１１の装着について説明する。前述のように、振動子１１はホーン８の端部にスペーサ１２を介してボルト締結される。すなわち図７（ａ）に示す
ように、振動子１１の雄ねじ部１１ｂを、ホーン８の端面に設けられた雌ねじ部８ｉに螺合させて締結する。このとき、図７（ｂ）に示すように、振動子１１の側面に突出した接続用の電極１１ａが極力水平方向に突出するように、スペーサ１２の厚さｔを設定する。
【００４１】
すなわち、振動子１１とホーン８は別個に製作されるものであるため、雄ねじ部１１ｂを雌ねじ部８ｉに螺合させて必要な締結トルクで締め付けた状態において電極１１ａが必ずしも図７に示す状態になるとは限らず、図７（ｃ）に示すように、電極１１ａが上下方向に突出した姿勢で振動子１１がホーン８に締結される場合がある。このような場合には、ボンディング動作時に電極１１ａが基板３に干渉する不具合が生じ、正常なボンディング動作を行うことができない。
【００４２】
このため、本実施の形態のボンディングツール７の組立においては、個々の振動子１１とホーン８の組み合わせに応じて、スペーサ１２の厚さｔを決定するようにしている。具体的には、厚さｔの異なる複数種類のスペーサ１２を予め準備しておき、雄ねじ部１１ｂを雌ねじ部８ｉに所要トルクで締結した状態で電極１１ａが水平方向に突出した姿勢となるような厚さのスペーサ１２を選定する。これにより、電極１１ａが基板３と干渉する不具合を確実に防止することができる。
【００４３】
次に図８を参照して、ブラケット２６などの薄板部材を昇降ブロック６やホーン８などのブロック状部材に結合する場合の結合方法について説明する。ボンディングツール７においては、前述のリード線２２、２３やその他の配線類を保持する目的で、図８（ａ）に示すように、ブラケット２６など薄板部材を昇降ブロック６やホーン８に固定する必要がある。
【００４４】
図８（ａ）は、昇降ブロック６にブラケット２６をボルト２８によってねじ締結する例を示している。このとき、超音波振動が伝達されるこれらの部材に薄板部材を結合すると、薄板部材が共振して異常振動音（いわゆる「ビビリ音」）を発生するなどの振動伝達に起因する不具合が生じる場合がある。本実施の形態のボンディングツール７においては、このような不具合を防止するため、図８（ｂ）に示すような結合方法を採用している。すなわち、昇降ブロック６とブラケット２６との間にワッシャ２７を介在させ、ワッシャ２７以外の部分でブラケット２６が昇降ブロック６に直接接触することがないようにしている。
【００４５】
そして望ましくは、ボルト２８によるねじ締結位置の中間部分に、薄い樹脂膜などの緩衝材２９を挟み込むようにする。これにより、ボルト２８を締め込んでブラケット２６を昇降ブロック６に固定した状態において、昇降ブロック６から振動が直接ブラケット２６に伝達されて共振することがなく、異常振動音の発生を防止することができる。このような結合方法は、ホーン８に薄板部材を直接結合する場合においても採用される。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明のボンディング装置およびボンディングツールは、温度制御精度に優れ且つコンパクトで低コストのボンディング装置を実現できるという効果を有し、半導体素子などの接合対象物を被接合面としての基板にボンディングにより圧着する用途に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施の形態のボンディング装置の正面図
【図２】本発明の一実施の形態のボンディングツールの正面図
【図３】本発明の一実施の形態のボンディングツールの平面図
【図４】本発明の一実施の形態のボンディングツールの部分断面図
【図５】本発明の一実施の形態のボンディングツールの側面図
【図６】本発明の一実施の形態のボンディングツールにおける加熱状態の説明図
【図７】本発明の一実施の形態のボンディングツールにおける振動子の装着状態の説明図
【図８】本発明の一実施の形態のボンディングツールにおける板状部材の結合状態の説明図
【符号の説明】
【００４８】
３  基板
４  半導体チップ
５  昇降押圧機構
６  昇降ブロック
７  ボンディングツール
８  ホーン
８ｅ  スリット
８ｇ、８ｈ  装着孔
９ａ  凸状部
１０  接合作用部
１１  振動子
１９  ヒータ
２０  熱電対
２２  第１のリード線
２３  第２のリード線
２６  ブラケット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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