(57)【要約】【課題】  超音波振動の減衰を抑制する超音波ホーンの支持構造を提供する。【解決手段】  ホーンホルダ１１の保持部１３で超音波ホーン１２を保持し、増幅部１６先端の取付穴２１にボンディングツール２２をネジ止めする。保持部１３に爪部４４を設け、ホーン本体１４を外周部から保持固定する。爪部４４を、直交方向での振動成分が最小「０」となる、すなわち軸方向での振動成分が最大となるホーン本体１４基端の腹位置３１に配置する。ホーンホルダ１１にホーンサポート５１を設け、超音波ホーン１２を軸方向への移動を許容しつつ上方からサポートする。ホーンサポート５１によるサポート位置を、直交方向での振動成分が最大となる、すなわち軸方向での振動成分が最小「０」となるホーン本体１４先端の節位置３２に設定する。【選択図】        図１
2005150560.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホーンホルダに超音波ホーンのホーン本体を支持し、該ホーン本体より略水平方向に延出する増幅部の先端部に略垂直方向に延在するボンディングツールを固定し、前記超音波ホーンからの振動を前記ボンディングツールに保持されたチップに付与するとともに前記ボンディングツールから荷重を加え前記チップを対象箇所へ付勢してバンプボンディングするボンダでの超音波ホーンの支持構造において、
前記増幅部の長さ方向に直交する直交方向での振動成分が最小となる前記超音波ホーンの部位を前記ホーンホルダで外周部より保持して固定する一方、
前記荷重の反力による移動方向への前記超音波ホーンの逃げを阻止するとともに、該超音波ホーンの前記長さ方向への移動は許容するホーンサポートを前記ホーンホルダに設け、前記ホーンサポートによる前記超音波ホーンの支持位置を、前記直交方向での振動成分が最大となる部位に設定したことを特徴とする超音波ホーンの支持構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボンディング用のボンディングツールに振動を与える超音波ホーンの支持構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、フリップチップをパッケージにボンディングする際には、バンプボンディング方式を利用したダイボンダ１０１が用いられていた。
【０００３】
このダイボンダの可動アームには、ホーンホルダ１１１が設けられており、該ホーンホルダ１１１には、超音波ホーン１１２が保持されている。前記ホーンホルダ１１１の保持部１１３両端には、内側へ突出する爪部１１４，・・・が設けられており、前記超音波ホーン１１２は、ホーン本体１１５の先端部と基端部とが前記爪部１１４，・・・に圧接された状態で支持されている。
【０００４】
このホーン本体１１４より延出した増幅部１２１の先端には、フリップチップを吸着して保持するボンディングツール１２２がネジ１２３によって固定されている。これにより、前記超音波ホーン１１２で発生した超音波振動を前記ボンディングツール１２２を介してフリップチップに伝達するとともに、前記ボンディングツール１２２によって前記フリップチップに荷重を加えることで、該フリップチップ裏面のパッドに設けられた台座及びテールをパッケージのランドに摺接させ、前記テール及び台座を熔解して前記ランドに接合できるように構成されている。
【０００５】
このような超音波ホーン１１２には、前記増幅部１２１が延在した軸方向に振幅する軸方向定在波１３１と、軸方向に対して直交方向に振幅する直交方向定在波とが発生しており（図示省略）、前記軸方向定在波１３１の振幅が最大となる位置で前記直交方向定在波の振幅が最小「０」となる一方、前記軸方向定在波１３１の振幅が最小「０」となる位置で前記直交方向定在波の振幅が最大となるような性質を有している。
【０００６】
また、前記増幅部１２１の基端から先端までの軸方向への長さ寸法は、発生する超音波の約１／４波長に設定されており、当該超音波ホーン１１２は、前記軸方向への振幅が、前記ホーン本体１１５先端の部位、すなわち前記増幅部１２１基端にて最小「０」となるとともに、前記ボンディングツール１２２が固定された前記増幅部１２１の先端部にて、最大となるように設定されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このような超音波ホーン１１２の支持構造にあっては、ホーン本体１１５の先端部と基端部とがホーンホルダ１１１の爪部１１４，・・・に圧接された状態で保持されており、前記軸方向定在波１３１の節位置１４１と腹位置１４２とが、外周部からホーンホルダ１１１で締め付けられている。
【０００８】
これにより、この軸方向定在波の振幅を抑える働きをしてしまい、共振点がずれたり、振動エネルギーを吸収したりすることが考えられ、ボンディングツール１２２への振動伝達に悪影響を与える恐れがあった。
【０００９】
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたものであり、超音波振動の減衰を抑制することができる超音波ホーンの支持構造を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するために本発明の超音波ホーンの支持構造にあっては、ホーンホルダに超音波ホーンのホーン本体を支持し、該ホーン本体より略水平方向に延出する増幅部の先端部に略垂直方向に延在するボンディングツールを固定し、前記超音波ホーンからの振動を前記ボンディングツールに保持されたチップに付与するとともに前記ボンディングツールから荷重を加え前記チップを対象箇所へ付勢してバンプボンディングするボンダでの超音波ホーンの支持構造において、前記増幅部の長さ方向に直交する直交方向での振動成分が最小となる前記超音波ホーンの部位を前記ホーンホルダで外周部より保持して固定する一方、前記荷重の反力による移動方向への前記超音波ホーンの逃げを阻止するとともに、該超音波ホーンの前記長さ方向への移動は許容するホーンサポートを前記ホーンホルダに設け、前記ホーンサポートによる前記超音波ホーンの支持位置を、前記直交方向での振動成分が最大となる部位に設定した。
【００１１】
すなわち、振動を発生する超音波ホーンは、増幅部の長さ方向に直交する直交方向での振動成分が最小となる部位がホーンホルダによって外周部から保持されており、当該超音波ホーンは、前記増幅部の長さ方向での振幅が最大となる部位が固定されている。これにより、当該超音波ホーンは、前記ホーンホルダに対して前記長さ方向への振動が許容される。
【００１２】
また、前記ホーンホルダには、ボンディングツールに加えた荷重の反力による超音波ホーンの逃げを阻止するホーンサポートが設けられており、該ホーンサポートは、前記長さ方向への移動を許容するように構成されている。これにより、超音波ホーンで発生した水平方向への振動は、中途部で抑えられること無く、前記ボンディングツールに伝達される。
【００１３】
そして、前記ホーンサポートによる前記超音波ホーンの支持位置は、前記直交方向の振幅が最大となる部位、すなわち前記軸方向の振幅が最小「０」となる部位に設定されている。このため、前記荷重の反力による超音波ホーンの逃げを前記ホーンサポートで阻止した状態において、前記超音波ホーンは、前記長さ方向への振幅が抑制されること無く、前記ホーンサポートでサポートされる。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように本発明の超音波ホーンの支持構造にあっては、増幅部の長さ方向での振幅が最大となる部位をホーンホルダで固定することにより、当該超音波ホーンの前記長さ方向への振動を許容することができる。
【００１５】
また、前記ホーンホルダには、ボンディングツールに加えた荷重の反力による超音波ホーンの逃げを阻止するホーンサポートが設けられており、該ホーンサポートは、前記長さ方向への移動を許容するように構成されている。これにより、超音波ホーンで発生した水平方向への振動を、前記ホーンサポートで抑えること無く、前記ボンディングツールに伝達することができる。
【００１６】
そして、前記ホーンサポートによる前記超音波ホーンの支持位置は、前記直交方向の振幅が最大となる部位、すなわち前記軸方向の振幅が最小「０」となる部位に設定されており、前記荷重の反力による超音波ホーンの逃げを阻止した状態で、前記長さ方向への振幅が抑制すること無く、前記超音波ホーンをサポートすることができる。
【００１７】
したがって、超音波ホーンを複数箇所で固定した従来と比較して、長さ方向の振幅を抑えて振動エネルギーを吸収したり、共振点にズレを生じさせボンディングツールでの振幅を小さくしてしまうといった不具合を解消することができる。これにより、ボンディングツールに伝達される振動の減衰を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施の形態を図に従って説明する。図１は、本実施の形態にかかる超音波ホーンの支持構造を示す図であり、フリップチップをパッケージにバンプボンディングするダイボンダ１の要部が示されている。
【００１９】
このダイボンダ１の可動アームには、ホーンホルダ１１が設けられており、該ホーンホルダ１１の基端部には、超音波ホーン１２を保持する保持部１３が設けられている。前記超音波ホーン１２は、電気回路から所定の発信周波数（例えば５６．５５ｋＨｚ）の信号供給を受けた際に、ホーン本体１４の基端より延出した振動発振子１５で超音波振動を発生し、この振動をホーン本体１４先端より略水平方向に延出した増幅部１６で共振させ共振状態を維持するとともに、この振動を、対象物へ伝達する装置である。
【００２０】
この増幅部１６の先端部には、略垂直方向に貫通する取付穴２１が形成されており、この取付穴２１には、フリップチップを吸着して保持する円筒状のボンディングツール２２が垂直に維持された状態で固定ネジ２３で交換可能にネジ止めされている。これにより、前記超音波ホーン１２で発生した超音波振動を前記ボンディングツール２２を介して保持されたフリップチップに伝達するとともに、前記アームからの下方へ向けた荷重を前記ボンディングツール２２を介して前記フリップチップに加えることにより、該フリップチップ裏面のパッドに設けられた台座及びテールをパッケージのランドに摺接させ、前記テール及び台座を熔解して前記ランドに接合する所謂バンプボンディングが行えるように構成されている。
【００２１】
前記超音波ホーン１２には、前記増幅部１６の長さ方向である軸方向に振幅する軸方向定在波と、前記軸方向に対して直交方向に振幅する直交方向定在波とが発生し、前記軸方向定在波の振幅が最大となる位置で前記直交方向定在波の振幅が最小「０」となる一方、前記軸方向定在波の振幅が最小「０」となる位置で前記直交方向定在波の振幅が最大となるような性質を有している。
【００２２】
前記ホーン本体１４の基端から先端までの前記軸方向での長さ寸法は、発生する超音波の約１／４波長に設定されており、前記ホーン本体１４の基端では、前記軸方向への振幅が最大、すなわち前記直交方向への振幅が最小「０」となるように設定されている。また、前記ホーン本体１４の先端では、前記軸方向への振幅が最小「０」、すなわち前記直交方向への振幅が最大となるように設定されており、前記ホーン本体１４の基端には前記軸方向定在波の腹位置３１が、前記ホーン本体１４の先端には前記軸方向定在波の節位置３２が設定されている。
【００２３】
前記増幅部１６の基端から前記取付穴２１までの軸方向への長さ寸法は、発生する超音波の約１／４波長に設定されており、前記増幅部１６の基端では、前記軸方向への振幅が最小「０」、すなわち前記直交方向への振幅が最大となるように設定されている。また、前記増幅部１６に設けられた前記取付穴２１の部位では、前記軸方向への振幅が最大、すなわち前記直交方向への振幅が最小「０」となるように設定されており、前記取付穴２１に固定されたボンディングツール２２を水平方向へ振動できるように構成されている。
【００２４】
前記保持部１３には、図２にも示すように、前記ホーン本体１４が挿入される円形の保持穴４１と、該保持穴４１に連通するスリット４２とが形成されており、下面から螺入された固定ボルト４３を締め付けて前記スリット４２の間隙を小さくすることで、前記保持穴４１を縮径できるように構成されている。前記保持穴４１の内周面には、内側へ突出する爪部４４，・・・が等間隔をおいた三箇所に形成されている。これにより、前記固定ボルト４３を締め付けて前記保持穴４１を縮径した際には、前記ホーン本体１４の三箇所を前記爪部４４，・・・によって外周部から保持固定できるように構成されている。
【００２５】
前記各爪部４４，・・・は、図１に示したように、前記直交方向での振動成分が最小「０」となる、すなわち前記軸方向での振動成分が最大となる前記ホーン本体１４基端の前記腹位置３１を外周部より保持できる位置に設けられており、外部からの測定が容易な直交方向への振幅幅を測定することにより、この固定位置が定められている。
【００２６】
前記ホーンホルダ１１には、前記保持部１３より先端側にホーンサポート５１が設けられており、該ホーンサポート５１は、図２にも示したように、前記ホーンホルダ１１の下面５２にボルト５３，５３で固定されている。このホーンサポート５１は、長板状のベース５４と、該ベース５４に突設されたサポート部５５とからなり、該サポート部５５には、前記軸方向に延在するＶ溝５６が前記ホーン本体１４側に開口するように形成されている。これにより、前記超音波ホーン１２は、図１にも示したように、前記軸方向への移動が許容された状態で前記ホーンサポート５１によって上方からサポートされており、前記荷重負荷時には、その荷重反力５７による上方への逃げが阻止されるように構成されている。
【００２７】
そして、前記ホーンサポート５１の前記サポート部５５は、前記直交方向での振動成分が最大となる、すなわち前記軸方向での振動成分が最小「０」となる前記ホーン本体１４先端の前記節位置３２を上方よりサポートできる位置に設定されており、外部からの測定が容易な直交方向への振幅幅を測定することにより、この固定位置が定められている。
【００２８】
図３は、前記ホーン本体１４の軸方向の位置に対する前記直交方向での振幅量をレーザードップラー測定器で計測した計測結果を示す図である。この測定結果からホーン本体１４基端の基端位置６１では、前記直交方向での振幅量が最小「０」となり、この位置が前記爪部４４，・・・によって外周部より固定されている。また、前記ホーン本体１４先端の先端位置６２では、前記直交方向での振幅量が最大となり、この位置が前記ホーンサポート５１によって上方よりサポートされている。
【００２９】
以上の構成にかかる本実施の形態において、超音波振動を発生する超音波ホーン１２は、増幅部１６の長さ方向に直交する直交方向での振動成分が最小「０」となる部位がホーンホルダ１１の爪部４４，・・・によって外周部から保持されており、当該超音波ホーン１２は、前記増幅部１６の軸向での振幅が最大となる腹位置３１が固定されている。これにより、当該超音波ホーン１２は、アームに固定されたホーンホルダ１１に対して前記軸方向への振動が許容される。
【００３０】
また、前記ホーンホルダ１１には、ボンディングツール２２に加えた荷重に対する荷重反力５７による超音波ホーン１２の逃げを阻止するホーンサポート５１が設けられており、該ホーンサポート５１は、前記ホーン本体１４の軸方向への移動を許容するように構成されている。これにより、超音波ホーン１２で発生した水平方向への振動を、前記ホーンサポート５１によって中途部で抑えること無く、前記ボンディングツール２２に伝達することができる。
【００３１】
そして、このホーンサポート５１による前記超音波ホーン１２の支持位置は、前記直交方向の振幅が最大、すなわち前記軸方向への振幅が最小「０」となる部位に設定されており、前記荷重反力５７による超音波ホーン１２の逃げを阻止した状態において、超音波ホーン１２で発生した軸方向の振幅を抑えること無く、前記超音波ホーン１２をサポートすることができる。
【００３２】
したがって、超音波ホーンを軸方向の複数箇所で固定した従来と比較して、軸方向の振幅を抑えて振動エネルギーを吸収したり、共振点にズレを生じさせボンディングツール２２での振幅を小さくしてしまうといった不具合を解消することができる。これにより、ボンディングツール２２に伝達される振動の減衰を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施の形態を示す説明図である。
【図２】（ａ）は、図１のＡ矢示図であり、（ｂ）は、図１のＢ矢示図である。
【図３】同実施の形態のホーン本体の軸方向の位置に対する直交方向での振幅量を示す図である。
【図４】従来の超音波ホーンの支持構造を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３４】
１    ダイボンダ
１１    ホーンホルダ
１２    超音波ホーン
１４    ホーン本体
１６    増幅部
２２    ボンディングツール
３１    腹位置
３２    節位置
５１    ホーンサポート
５７    荷重反力
【図１】
2005150560.tif 000003
【図２】
2005150560.tif 000004
【図３】
2005150560.tif 000005
【図４】
2005150560.tif 000006