(57)【要約】【課題】  ボンディング対象の状態に応じてボンディングに有効な超音波振動を容易に供給し得る超音波ボンディング装置、その装置に使用する多周波超音波発生器、その多周波超音波発生方法を提供するものである。【解決手段】  キャピラリ１２を設けた超音波ホーン１１に超音波振動子１３が設けられ、超音波発振器１５から超音波振動子１３に超音波電圧を加える超音波ボンディング装置であり、超音波発振器１５からの超音波電圧がインダクタンス成分１６を通して超音波振動子１３に加えられるようにした超音波ボンディング装置である。【選択図】  図１
2005175201.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャピラリを設けた超音波ホーンに超音波振動子が設けられ、超音波発振器から該超音波振動子に超音波電圧を加える超音波ボンディング装置において、
前記超音波発振器からの超音波電圧がインダクタンス成分を通して印加される前記超音波振動子を有することを特徴とする超音波ボンディング装置。
【請求項２】
前記インダクタンス成分として作用する機能部品が前記超音波振動子に直列接続され、該インダクタンス成分のインダクタンス値を調整可能としたことを特徴とする請求項１に記載の超音波ボンディング装置。
【請求項３】
超音波発振器の一電極がインダクタンス成分として作用する機能部品の一端に接続され、該機能部品の他端が超音波振動子の一電極に接続され、該超音波振動子の他電極が前記超音波発振器の他電極に接続され、前記超音波発振器からの超音波電圧を前記機能部品を通して該超音波振動子に加えるようにしたことを特徴とする超音波ボンディング装置の多周波超音波発生器。
【請求項４】
前記機能部品のインダクタンス値を調整可能としたことを特徴とする請求項３に記載の超音波ボンディング装置の多周波超音波発生器。
【請求項５】
超音波振動子にインダクタンス成分を通して超音波電圧を印加し、該超音波振動子の固有の共振周波数とは異なる周波数の電気的共振周波数を該超音波振動子に発生させることを特徴とする多周波超音波発生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置等の組み立て工程で使用される超音波ボンディング装置、その装置に使用される超音波発生器であり、ボンディング対象に応じてボンディングに有効な共振周波数を発生することができる多周波超音波発生器、及びその多周波超音波発生方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図８は、従来の超音波ボンディング装置の概略図であり、超音波ホーン１の先端にはキャピラリ２が設けられ、超音波振動子１ａが超音波ホーン１に組み込まれ、超音波ホーン１は取付フランジ４で装置に固定され、超音波振動子１ａの共振周波数に合わせて超音波発振器３からの超音波電圧が超音波振動子１ａに印加されて振動し、超音波ホーン１を通して増幅されてキャピラリ２に超音波振動が伝達され、ボンディングが行われている。図９では超音波振動子固有の共振周波数による共振点に加えて一定の間隔で共振点が存在する。これらの共振周波数は機械的な共振によるものである。なお、図９は超音波振動子のインピーダンス特性を示す図であり、横軸が周波数を示し、縦軸がインピーダンス値を示している。
【０００３】
一方、半導体装置は高集積化に伴うリードの微細化が顕著であり、ボンディング工程における超音波ボンディング装置によるリードとワイヤとの接合に際し、リードの位置条件等によってはリードが共振状態となってリードとワイヤとの接合強度が十分に確保できないことがあった。このような状態では半導体装置の樹脂封止工程において、ワイヤ剥がれ或いは断線等の接触不良によるボンディング不良が発生するおそれがあった。
【０００４】
従来の超音波ボンディング装置では、リードの位置条件によりリードに加えられる超音波振動が共振範囲になる場合、超音波振動子に加えられる発振周波数を変更したり、或いは出力を増大させることによりリードの共振を防止するものがあった。図１０の超音波ボンディング装置は超音波ホーン１の先端にキャピラリ２が設けられ、超音波発振器（６０ＫHz）３或いは超音波発振器（１００ＫHz）４の発振周波数がスイッチ機構５を経て超音波ホーン１からキャピラリ２へと伝えるように構成され、スイッチ機構５は制御部６により制御されている。制御部６はキャピラリ２がボンディング対象に接触した時点のインピーダンスを監視し、ボンディング対象を判別してスイッチ機構５の切り替え制御を行っている。このように超音波振動子に加えられる周波数を切り替えている。この超音波ボンディング装置は、超音波振動子の機械的な共振周波数による超音波振動を利用するものである。（例えば、特許文献１参照）
【０００５】
また、図１１の超音波ボンディング装置は、超音波トランスジューサ（超音波振動子を組み込んだ超音波ホーン）１と多周波超音波発生器（超音波周波Ｆ１〜Ｆ３）７と制御装置８とで構成され、制御装置８によりボンディングに必要な周波数Ｆｘを多周波超音波発生器７から選択して超音波発振子１ａに印加するようにしたものである。多周波超音波発生器からの周波数Ｆ１〜Ｆ３の選択又はそれらの組み合わせによる発振周波数を超音波振動子に加えるものであり、上記従来例と同様に超音波振動子の機械的な共振周波数による超音波振動を利用するものである。（例えば、特許文献２参照）
【０００６】
【特許文献１】特許第２５５５１２０号公報（明細書３頁左欄上から３３行から同頁右欄上から１１行、図面第１図）
【特許文献２】特開平９−３３０９５８号公報（明細書段落〔００２１〕〔００２２〕、図面図９，図１０）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来例の超音波ボンディング装置（特許文献１，２）は、超音波振動子の固有の共振点を利用するものであり、ボンデング対象に応じて最適な固有の共振周波数を有するものを使用しており、超音波振動子は、半波長共振の正数倍に機械的共振点が存在する性質を持っているが、圧電素子挿入位置や装置に取り付けるための取付フランジなどの関係上、一個の超音波振動子でボンディングに必要な振幅が得られるだけの効率の良い共振点が複数存在することは少なく、複数の共振点を必要とする場合、異なった共振点を有する超音波振動子を多数準備する必要があり、極めて高価なものとなる欠点があった。
【０００８】
また、近年では、半導体装置のチップサイズが極めて微細化してリードはファインピッチとなっており、このようなチップのボンディングには１４０ＫHz など高周波が有効であり、ベースに仮り付け状態のチップでは６０ＫHz のような低周波が適し、５０μｍ以上の金線をボンディングする場合においても低周波が適している。さらに、低温ボンディングや常温ボンディングの場合は高い周波数が有効であり、フリップチップボンダーでは大きなチップには４０ＫHzの超音波振動を使用し、小さなチップには６０ＫHzを使用している。
【０００９】
このようにボンディング対象が変わった場合、最適な周波数に合わせて設計された超音波振動子と発振器とを交換する必要があり、作業工程の途中でこのような交換作業を行うことは稼働率が低下して生産性を劣化させる欠点があった。また、同一のボンディング対象であったとしてもボンディング位置によってボンディング状態が異なることがあり、このようなボンディングを同一周波数で行った場合、製品の信頼性が著しく低下することになる。
【００１０】
一方、複数の共振点を発生させるには、多周波超音波ボンディング装置が必要となるが、一個の超音波振動子により多数の共振点を有するような振動子を設計することは困難である。即ち、超音波振動子は、図８に示したように、超音波振動子の固有の機械的共振周波数の半波長共振の整数倍に共振点が多数有するが、圧電素子挿入位置や超音波ホーンを装置に組み込むための取付フランジの位置等の関係上、ボンディングに必要な振幅を得られるだけの効率の良い共振点が複数存在することは少ない。そこで超音波振動子或いは超音波発振器を交換することなく、異なったボンディング対象に応じてボンディングに有効な共振周波数を発生させる必要があった。また、従来、超音波振動子の出来具合や装置への取付け状態などにより最適な機械的共振点からずれることがあり、装置間での振動状態の差が大きくなる欠点があり、このような問題点に対し改善の余地があった。
【００１１】
本発明は、上記課題に鑑みなてされたものであって、ボンディング対象の状態に応じてボンディングに有効な超音波振動を容易に供給し得る超音波ボンディング装置、その装置に使用する多周波超音波発生器、その多周波超音波発生方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は上記課題を解消したものであって、請求項１の発明は、キャピラリを設けた超音波ホーンに超音波振動子が設けられ、超音波発振器から該超音波振動子に超音波電圧を加える超音波ボンディング装置において、前記超音波発振器からの超音波電圧がインダクタンス成分を通して印加される前記超音波振動子を有することを特徴とする超音波ボンディング装置である。なお、インダクタンス成分はコイルに代表されるが、コイルに限定することなく、コイルとコンデンサとの組み合わせであってもよい。
【００１３】
また、請求項２の発明は、前記インダクタンス成分として作用する機能部品が前記超音波振動子に直列接続され、該インダクタンス成分のインダクタンス値を調整可能としたことを特徴とする請求項１に記載の超音波ボンディング装置であり、機能部品とは、コイルのみ、直列接続されたコイル、或いはコイルとコンデンサとの組み合わせ等である。また、インダクタンス値は、インダクタンス成分を制御部からの制御信号に基づいて、調整することができるし、また制御部は記憶部を備え、この記憶部にボンディング対象のボンディング条件を記憶させることができる。
【００１４】
また、請求項３の発明は、超音波発振器の一電極がインダクタンス成分として作用する機能部品の一端に接続され、該機能部品の他端が超音波振動子の一電極に接続され、該超音波振動子の他電極が前記超音波発振器の他電極に接続され、前記超音波発振器からの超音波電圧を前記機能部品を通して該超音波振動子に加えるようにしたことを特徴とする超音波ボンディング装置の多周波超音波発生器である。なお、超音波振動子は一個の固有の共振点を有するものであってもよいし、二個以上の共振点を有するものであってもよい。また、機能部品とは、上記で説明したように、コイルのみ、或いはコイルを直列接続したもの、コイルとコンデンサとの組み合わせ等である。
【００１５】
また、請求項４の発明は、前記機能部品のインダクタンス値を調整可能としたことを特徴とする請求項３に記載の超音波ボンディング装置の多周波超音波発生器である。インダクタンス値の調整は、コイルの磁芯の調整によるインダクタンス値の調整、或いはコイルとコンデンサとの組み合わせの場合、コンデンサの容量の調整が含まれる。さらには、スイッチ等によるインダクタンス値の選択による共振周波数の調整を含むものである。
【００１６】
また、請求項５の発明は、超音波振動子にインダクタンス成分を通して超音波電圧を印加し、該超音波振動子の固有の共振周波数とは異なる周波数の電気的共振周波数を該超音波振動子に発生させることを特徴とする多周波超音波発生方法であり、ボンディングに必要な振幅が得られる共振周波数は、インダクタンス成分のインダクタンス値を調整することで得られる。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１の発明では、キャピラリを設けた超音波ホーンに超音波振動子が設けられ、超音波発振器から該超音波振動子に超音波電圧を加える超音波ボンディング装置において、前記超音波発振器からの超音波電圧がインダクタンス成分を通して印加される前記超音波振動子を有することを特徴とする超音波ボンディング装置であるので、超音波振動子の機械的な共振周波数のみに依存することなく、超音波振動子に直列に接続したインダクタンス成分のインダクタンス値によって、最適な共振周波数を超音波振動子に印加して得られる超音波振動をボンディング対象に加えることができるようにしたものであり、複数の超音波振動子を用意して、最適な超音波振動となる超音波振動子を交換しながら使用する必要がなく、しかも一個の超音波振動子により比較的自由に周波数を設定して超音波振動を発生させることができ、様々なボンディング対象に対応することができる利点がある。また、超音波振動子は複数の効率の良い機械的共振点を形状するのが困難であるが、本発明によれば、多周波超音波ボンディング装置を容易に実現できるので、安価なものとなる利点がある。
【００１８】
また、請求項２の発明では、前記インダクタンス成分として作用する機能部品が前記超音波振動子に直列接続され、該インダクタンス成分のインダクタンス値を調整可能としたことを特徴とする請求項１に記載の超音波ボンディング装置であるので、インダクタンス成分のインダクタンス値を調整することによって、超音波周波数帯の低域から高域の範囲を移動させて、超音波振動子固有の共振点以外のボンディングに有効な共振周波数を得ることができ、様々なボンディング条件に容易に対応することができる。また、複数の超音波振動子を用意して、最適な超音波振動となる超音波振動子を交換しながら使用する必要がなく、稼働率が向上し生産性を高めることができる利点がある。しかも一個の超音波振動子を用いて複数の超音波振動を発生させることができるので、安価な超音波ボンディング装置を提供できる利点がある。なお、インダクタンス成分のインダクタンス値の調整は、制御部からの電気信号により行うことができ、超音波振動子に加えられる共振周波数の周波数を容易に調整することができる。また、インダクタンス成分はコイルのみならず、コイルにコンデンサを組み合わせたものであってもよい。その場合、コンデンサを容量可変型として、共振周波数を調整するようにしてもよい。また、制御部は記憶部を備えるようにして、この記憶部にボンディング対象のボンディング条件を記憶させることとによって、ボンディングを一時停止して超音波振動の周波数を変えてから行う必要がなく、超音波ボンディング装置の稼働率の向上に寄与する。
【００１９】
また、請求項３の発明では、超音波発振器の一電極がインダクタンス成分として作用する機能部品の一端に接続され、該機能部品の他端が超音波振動子の一電極に接続され、該超音波振動子の他電極が前記超音波発振器の他電極に接続され、前記超音波発振器からの超音波電圧を前記機能部品を通して該超音波振動子に加えるようにしたことを特徴とする超音波ボンディング装置の多周波超音波発生器であるので、超音波振動子の機械的共振周波数に依存することなく、インダクタンス成分のインダクタンス値を任意の値に設定すれば、機械的共振点以外の複数の電気的な共振点を容易に発生させることができるとともに、ボンディング対象に最適な超音波振動を供給することができる利点がある。
【００２０】
また、請求項４の発明では、前記機能部品のインダクタンス値を調整可能としたことを特徴とする請求項３に記載の超音波ボンディング装置の多周波超音波発生器であるので、発振器の一電極にインダクタンス成分の一端を接続して、超音波振動子を直列接続することによって、インダクタンス値を調整し、超音波周波数の低域から高域の範囲を移動させてボンディングに有効な共振周波数を発生させて超音波震動を発生させることができる多周波超音波発生器であり、この多周波超音波発生器を超音波ボンディング装置に組み込むことにより、ボンディング対象に最適な周波数の超音波振動を容易に得ることができる利点がある。
【００２１】
また、請求項５の発明では、超音波振動子にインダクタンス成分を通して超音波電圧を印加し、該超音波振動子の固有の共振周波数とは異なる周波数の電気的共振周波数を該超音波振動子に発生させることを特徴とする多周波超音波発生方法であるので、インダクタンス成分のインダクタンス値を調整するのみで共振周波数を変えることが可能であり、極めて簡単に所望の超音波振動を得ることができる利点があり、同一ボンディング対象においてボンディング条件が異なる場合であってもインダクタンス成分のインダクタンス値を調整するのみでボンディングに最適な超音波振動を得ることができる利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の超音波ボンディング装置の実施形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態を示す概略図である。同図において、超音波ボンディング装置１０は、超音波振動子１３が設けられた超音波ホーン１１の先端にキャピラリ１２が設けられ、装置を装着するための取付フランジ１４が設けられており、発振器１５の一電極１５ａがインダクタンス成分１６である機能部品の一端１６ａに接続され、この機能部品の他端１６ｂが超音波振動子１３の一電極に接続され、超音波振動子１３の他電極が発振器１５の他の電極１５ｂに接続されている。発振器１５の超音波電圧は、インダクタンス成分１６を通して超音波振動子１３に印加され、超音波振動子１３は振動する。超音波振動子１３の超音波振動は、超音波ホーン１１を経て増幅されてキャピラリ１２に伝達され、キャピラリ１２に伝達された超音波振動によりワイヤをボンディング対象にボンディングが行われる。なお、インダクタンス成分１６である機能部品の代表例としてはコイルが挙げられる。
【００２３】
本実施形態は、発振器１５からの超音波電圧をインダクタンス成分１６を通して超音波振動子１３に印加し、超音波振動子１３の固有の共振周波数とは異なる周波数を有する超音波電圧を超音波振動子１３に印加することによって、超音波震動を発生させることが可能であり、インダクタンス成分１６のインダクタンス値を調整すれば、超音波周波数帯の低域から高域にわたって、共振点を移動させることが可能な多周波超音波発生方法による超音波ボンディング装置である。本実施形態では、インダクタンス成分１６のインダクタンス値を調整するのみで、超音波振動子１３の固有の共振点以外の周波数に共振点を発生させることが可能であり、ボンディングに最適な共振周波数に調整して超音波振動子１３を発生させ、ボンディング対象に応じた最適な超音波振動によりボンディングすることができる。
【００２４】
因みに、図２は本実施形態における超音波ホーンの共振点付近のインピーダンス特性を示している。図中の（イ）のインピーダンス特性はインダクタンス成分１６を有する本実施形態を示し、図中（ロ）はインダクタンス成分１６を接続しない場合のインピーダンス特性を示しており、この周波数帯域では超音波振動子１３の機械的共振による一つの共振点が発生する。本実施形態では、発振器１５と超音波振動子１３との間にあるインダクタンス成分１６を直列接続することによって、機械的な共振点Ｒ０（９９ＫHz）の替わりに８８ＫHzに共振点Ｒ１が発生し、１１３ＫHzに共振点Ｒ２が発生する。共振点Ｒ１，Ｒ２は電気的な共振周波数である。
【００２５】
図３は、本発明に係る超音波ボンディング装置の他の実施形態を示している。なお、図３において、図１の実施形態と同一部分には同一符号が付与されている。本実施形態は、インダクタンス値可変型のインダクタンス成分１６′が超音波振動子１３に直列接続され、インダクタンス成分１６′のインダクタンス値は制御部１７により調整可能としたものであり、他の構成は上記実施形態と同様である。インダクタンス成分１６′のインダクタンス値は制御部１７からの電気信号により可変可能であって、共振点の周波数を調整してボンディング対象に応じた超音波振動を発生させることができる。
【００２６】
また、制御部１７は、ボンディング対象の情報が記憶されており、このボンディング情報（第１〜第Ｎボンド点の最適なボンデング周波数，ボンディング位置情報等）に基づいてインダクタンス成分１６′のインダクタンス値を任意に調整することができる。本実施形態において、発振器１５とインダクタンス成分１６′と超音波振動子１３とは多周波数超音波発生器を構成しており、この多周波数超音波発生器を超音波ボンディング装置に組み込むことによって、ボンディング対象に応じた周波数の超音波振動を発生させることができる。なお、このインダクタンス可変型のインダクタンス成分１６′はコイルのインダクタンス値を調整して共振点の周波数を調整してもよいし、インダクタンス成分１６′がコンデンサを含む場合、コンデンサの容量を調整してインダクタンス値を可変することが可能である。
【００２７】
図４（ａ），（ｂ）は、本発明の他の実施形態の要部を示し、図１の実施形態のインダクタンス成分１６が複数のコイルで構成された実施形態である。図４（ａ）において、所定のインダクタンス値のコイル１６１〜１６ｎが直列接続され、コイル１６１とコイル１６２との接続点がスイッチ１８２の一方の接点に接続され、コイル１６２とコイル１６３との接続点がスイッチ１８３の一方の接点に接続され、終端部のコイル１６ｎにスイッチ１８ｎの一方の接点が接続されており、スイッチ１８１〜１８ｎの他の接点が共通接続された接点が超音波振動子１３の一電極に接続され、コイル１６１の他端が発振器１５の一電極に接続されている。スイッチ１８１〜１８ｎは制御部１７による制御信号により切り替え制御され、ボンディング対象に応じたインダクタンス値が選択されている。コイル１６１〜１６ｎは同一のインダクタンス値のものであってもよいし、スイッチ１８１〜１８ｎから必要な共振周波数が得られるようにインダクタンス値を設定してもよい。
【００２８】
また、図４（ｂ）では、インダクタンス値の異なるコイル１６１〜１６ｎが設けられ、それらの両端に複数の接点を有する切替スイッチ１８ａ，１８ｂが設けられ、コイル１６１〜１６ｎの各端子が切替スイッチ１８ａ，１８ｂの接点に接続され、切替スイッチ１８ａの共通接続端が発振器１５の一電極に接続され、切替スイッチ１８bの共通接続端が接続されている。切替スイッチ１８ａ，１８ｂは制御部１７による制御信号によりオン・オフ制御されて所定のインダクタンス値のコイルが選択される。コイル１６１〜１６ｎは必要なインダクタンス値が得られるように設定されている。
【００２９】
なお、上記実施形態では、インダクタンス成分１６，１６′としてコイルを例示して説明したが、コイルに限定することなく、コイルにコンデンサを直列接続したもの、或いはコイルの値を固定してコンデンサの容量を調整してインダクタンス値を調整可能としたものであってもよい。即ち、インダクタンス成分１６，１６′は、コイルのみ、直列接続したコイル、直列接続したコイルとコンデンサ等の機能部品であって、超音波振動子１３と直列接続された回路網が入力周波数に対して共振周波数を有する全ての回路構成が適用可能である。
【実施例】
【００３０】
次に、本発明の実施例について、図１の超音波ボンディング装置を参照し、図５〜図７の超音波ホーン１１の共振点付近のインピーダンス特性を参照して説明する。なお、図５は図１の超音波ボンディング装置において、インダクタンス成分１６を接続することなく、電極１５ａを直接超音波振動子１３の一電極に接続した場合のインピーダンス特性を示し、図６はインダクタンス成分１６として１．８ｍＨのコイルを超音波振動子１３に直列接続した場合の共振点付近のインピーダンス特性を示し、図７はインダクタンス成分１６として３．５ｍＨのコイルを超音波振動子１３に直列接続した場合の共振点付近のインピーダンス特性を示している。
【００３１】
図５は、超音波振動子１３のみによる共振周波数であり、この機械的共振点の周波数は１４６ＫHz であり、その共振点のインピーダンスが２５Ωであるので、ボンディングパッド或いはリードにワイヤを接着するのに十分な振幅が得られる。他の共振点としては、６２ＫHz、９１ＫHz、１１７ＫHzの共振周波数が存在するが、これらの共振点はインピーダンス値が最も低い値で１１８Ωであり、インピーダンスが高く、ボンディングを行うための適正な振幅が得られない。
【００３２】
このような超音波振動子を用い、インダクタンス成分１６のインダクタンス値を変えた場合について説明する。先ず、図１の実施例において、超音波振動子１３は図５と同一特性のものを用い、インダクタンス成分１６は１．８ｍＨのコイルを超音波振動子１３に直列接続した場合、図６に示すように、電気的共振点が１０２ＫHzに発生する。この共振点のインピーダンスは１８Ωであり、キャピラリ１２を１０２ＫHzの超音波振動で動作させることができる。この共振点の共振周波数はボンディングを行うための適正な振幅が得られる。このようにインダクタンス成分１６のインダクタンス値を変えることにより、ボンディング可能な共振周波数が発生する。
【００３３】
また、図１の実施例において、超音波振動子１３は図５と同一特性のものを用い、インダクタンス成分１６は３．５ｍHのコイルを用い、このコイルを超音波振動子１３に直列接続した場合、図７に示すように、６０ＫHz，７１ＫHz，９５ＫHzに共振点が発生する。６０ＫHzの共振点のインピーダンスは４０Ωであり、十分に低く、キャピラリ１２を６０ＫHzの周波数の超音波振動を与えることができ、ボンディングに必要な振幅が得られる。
【００３４】
このように本実施例では、超音波振動子１３に直列に接続したインダクタンス成分１６のインダクタンス値を変化させることにより、超音波振動子１３の本来の共振点である機械的共振点とは違う周波数に共振点を発生させることができる。本実施例では、例えば１０ＫHz〜３００ＫHzの周波数帯域において、電気的な共振周波数により超音波ボンディング可能な超音波振動をある程度自由に設定することができる。即ち、超音波振動子の形状を調整して共振周波数を設定することなく、インダクタンス成分のインダクタンス値を調整することによって、様々な周波数の超音波振動を発生させてキャピラリを超音波振動させることができる。
【００３５】
また、超音波振動子１３と超音波発振器１５との組み合わせによって、例えば１０ＫHzから３００ＫHzまでの周波数帯域で共振周波数を発生させることができる超音波ボンディング装置であり、ボンディング対象の状態が変わったとしても、超音波振動子を交換作業を行うことなく、コイルのインダクタンス値を変えるだけでボンディング工程を継続することが可能となる。さらには、コイルのインダクタンス値を可変させ方によっては、振動周波数を０．１ＫHzの間隔である程度自由に変化させることが可能であり、超音波振動子の共振点のバラツキを、インダクタンス値の調整によって、解消することが可能であるので、装置間のボンディング性能の差を減少させることができる。
【００３６】
また、本実施例は、共振周波数を利用してキャピラリを超音波振動させることによって、様々な周波数で超音波振動させることができ、複数の効率の良い機械的共振点を有する超音波振動子を必要としないし、超音波振動子では調整が困難な共振周波数であって超音波ボンディングが可能であり、例えば、ファインピッチボンディングの場合は、１４０ＫHzなどの高い周波数が有効であるが、しっかり固定されていないチップや細く動き易いリードなどのボンディングには６０ＫHzのような低い周波数が有効である。また、５０μｍ以上の金線を使用する時や大きな振幅が必要な時は、低い周波数の方が有利である。また、低温ボンディングや常温ボンディングの場合は高い周波数が有効である。また、フリップチップボンダーでは大きなチップは４０ＫHzを使用し、小さなチップでは６０ＫHzを使用している。さらに、第１ボンド点と第２ボンド点で状態が大きく違うといったような、同じ工程内でボンデンィング条件が違う場合であってもボンディングの信頼性を著しく低下させることなく、インダクタンス値を調整することによって、最適な周波数に合わせて設計した超音波振動子と発振器を交換することなく対応することができる。
【００３７】
また、本実施例では制御部に備えた記憶部にボンディング情報を記憶して、同一ボンディング工程内で振動周波数を変更したい場合、例えば第１ボンド点が１４０ＫHzであり、第２ボンド点が６０ＫHzである場合であっても、このようなボンディング情報を予め記憶部に記憶しておくだけで、超音波発振器の共振周波数を、最適な値に設定して確実にボンディングすることが可能であり、ボンディングの信頼性が向上する。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、半導体装置のワイヤボンディング、フリップチップボンディング等のボンディング工程で利用することができるし、電子・電気機器等の広い分野でのボンディング工程に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の超音波ボンディング装置の一実施形態を示す概略図である。
【図２】本実施形態の共振点付近のインピーダンス特性を示す図である。
【図３】本発明の他の実施形態を示す概略図である。
【図４】（ａ），（ｂ）は、本実施形態のインダクタンス成分の一例を示す要部回路図である。
【図５】本実施形態においてインダクタンス成分を除いた場合の超音波振動子の共振点付近のインピーダンス特性を示す図である。
【図６】本実施形態において、１．８ＫHzのコイルを接続した場合の共振点付近のインピーダンス特性を示す図である。
【図７】本実施形態において、３．５ＫHzのコイルを接続した場合の共振点付近のインピーダンス特性を示す図である。
【図８】従来の超音波ボンディング装置の一例を示す概略図である。
【図９】従来の機械的共振点付近のインピーダンス特性を示す図である。
【図１０】従来の超音波ボンディング装置の概略回路図である。
【図１１】従来の超音波ボンディング装置の概略回路図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０  超音波ボンディング装置
１１  超音波ホーン
１２  キャピラリ
１３  超音波振動子
１４  取付フランジ
１５  超音波発振器
１６，１６′  インダクタンス成分
１６１〜１６ｎ  コイル（インダクタンス成分）
１７  制御部
１８１〜１８ｎ  スイッチ
１８ａ，１８ｂ  切替スイッチ
【図１】
2005175201.tif 000003
【図２】
2005175201.tif 000004
【図３】
2005175201.tif 000005
【図４】
2005175201.tif 000006
【図５】
2005175201.tif 000007
【図６】
2005175201.tif 000008
【図７】
2005175201.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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