(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボンディング装置のボンディングヘッド駆動機構に固定されたホルダに取り付けられ、ホルダによって処理作用方向に向かう荷重が与えられるとともに、超音波振動子の動作により軸心方向に複数の節を持つよう振動するトランスデューサであって、
少なくとも２箇所の振動の節から軸心を挟む両側に向かって対称に処理作用方向と略直角方向に延び、その面が前記トランスデューサの処理作用方向に沿って配置されている平板状の各保持部と、
各保持部と同材質で一体に形成され、トランスデューサ表面と離間して、軸心方向に沿って軸心の同一側にある各保持部間を軸心方向に連結する各連結部と、
各連結部をホルダに固定する各固定手段と、
を有することを特徴とするトランスデューサ。
【請求項２】
請求項１に記載のトランスデューサであって、
各連結部は、各連結部の各固定手段が設けられている部分と各保持部との間に設けられ、各連結部の各固定手段が設けられている部分よりも厚さの薄い平板状の薄肉部を有すること、
を特徴とするトランスデューサ。
【請求項３】
請求項１または２に記載のトランスデューサであって、
前記保持部のうち、１の保持部が前記トランスデューサ本体の基端からｎ番目（ｎは自然数）の節に設けられ、他の保持部がｎ＋ｍ番目（ｍは奇数）の節に設けられていること、
を特徴とするトランスデューサ。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載のトランスデューサであって、
前記固定手段が、前記連結部の軸心方向に位置を異にした少なくとも２点に設けられていること、
を特徴とするトランスデューサ。
【請求項５】
請求項４に記載のトランスデューサであって、
前記固定手段のそれぞれが、前記保持部および前記連結部からなる振動伝達経路の経路長において互いに等しい位置に配置されていること、
を特徴とするトランスデューサ。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載のトランスデューサであって、
前記トランスデューサ本体と同部材である母材に通孔を設け、当該通孔の周囲に前記保持部および前記連結部を形成してなること、
を特徴とするトランスデューサ。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載のトランスデューサであって、
前記少なくとも２つの保持部に挟まれた領域の外側であって振動の腹となる位置に、処理作用を行うツールを備えたこと、
を特徴とするトランスデューサ。
【請求項８】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載のトランスデューサであって、
前記少なくとも２つの保持部に挟まれた領域内であって振動の腹となる位置に、チップ吸着口を備えたこと、
を特徴とするトランスデューサ。
【請求項９】
請求項８に記載のトランスデューサであって、
前記保持部を２箇所に備え、これら両保持部の設置点の中間点に前記チップ吸着口を備えたこと、
を特徴とするトランスデューサ。
【請求項１０】
ボンディングヘッド駆動機構に固定されたホルダに取り付けられ、ホルダによって処理作用方向に向かう荷重が与えられるとともに、超音波振動子の動作により軸心方向に複数の節を持つよう振動するトランスデューサを含むボンディング装置であって、
トランスデューサは、
少なくとも２箇所の振動の節から軸心を挟む両側に向かって対称に処理作用方向と略直角方向に延び、その面が前記トランスデューサの処理作用方向に沿って配置されている平板状の各保持部と、
各保持部と同材質で一体に形成され、トランスデューサ表面と離間して、軸心方向に沿って軸心の同一側にある各保持部間を軸心方向に連結する各連結部と、
各連結部をホルダに固定する各固定手段と、
を有することを特徴とするボンディング装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載のボンディング装置であって、
各連結部は、
各連結部の各固定手段が設けられている部分と各保持部との間に設けられ、各連結部の各固定手段が設けられている部分よりも厚さの薄い平板状の薄肉部を有すること、
を特徴とするボンディング装置。
【請求項１２】
請求項１０または１１に記載のボンディング装置であって、
前記保持部のうち、１の保持部が前記トランスデューサ本体の基端からｎ番目（ｎは自然数）の節に設けられ、他の保持部がｎ＋ｍ番目（ｍは奇数）の節に設けられていること、
を特徴とするボンディング装置。
【請求項１３】
請求項１０ないし１２のいずれか１項に記載のボンディング装置であって、
前記固定手段が、前記連結部の軸心方向に位置を異にした少なくとも２点に設けられていること、
を特徴とするボンディング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボンディング装置において使用されるトランスデューサ、および該トランスデューサを含んで構成されるボンディング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ワイヤボンディング装置などのボンディング装置では、超音波ホーンなどのトランスデューサが使用されており、振動子の動作によってトランスデューサをその長手方向（軸心方向）に振動させながら、その先端に装着されたツールを処理対象に向けて下降させ荷重を掛けることにより、ボンディング部に荷重と超音波振動を与えてボンディングを行っている。
【０００３】
このようなトランスデューサの従来の支持構造は、例えばワイヤボンディング装置では図１０に示すような構造となっている。トランスデューサとしての超音波ホーン１５１の先端部には、ワイヤ（図示せず）が挿通されるツールとしてのキャピラリ１６６が取付けられ、また基端部には超音波振動子１９０が固定されている。超音波ホーン１５１には、その長手方向である軸心方向の疎密波（縦波）として与えられる超音波振動の節（歪みが最大となる部分）に、円筒形であってその前端において超音波ホーン１５１と接続するフランジ部１５４が設けられている。フランジ部１５４は円筒状のホーン支持部１５５に接続され、ホーン支持部１５５はホルダ１５６に固定され、ホルダ１５６は支軸１５７に固定されている。支軸１５７は図示しないボンディングヘッドに直接又はリフタアームを介して回転自在に支承されている。なお、この種のワイヤボンディング装置として、例えば特開平５−３４７３３４号公報、特開平６−１９６５３２号公報、特開平１０−３０３２４０号公報等が挙げられる。
【０００４】
この種の従来技術では、フランジ部１５４が超音波ホーン１５１における超音波振動の節に設けられているため、このフランジ部１５４を経由したエネルギー損失（所謂リーク）が少なく、その結果、ボンディング完了後に不必要な超音波エネルギーが加わり続けることに起因したボールの潰れ形状不良、ボールの剥がれ、下地損傷等を防止できる。
【０００５】
しかし、ボンディング装置の動作が高速になるに従って、トランスデューサの上下動時における揺動が問題となる。この点、上記従来技術においては、トランスデューサとしての超音波ホーン１５１は１か所だけで支持されているので、ボンディングヘッドの動作に伴うトランスデューサの揺動を効果的に抑制することは難しい。この揺動が発生すると、ボンディング中にボールに余計な力が掛り、ボールのつぶれ形状の不良が発生する。この問題は、半導体装置のファインピッチ化により小さくなった圧着ボール径について特に顕著である。
【０００６】
この上下動時のトランスデューサの揺動に対処するため、出願人は、図１１に示すように、トランスデューサとしての超音波ホーン２０１とは別部材よりなる２個のホーン支持部材２０５を介して、超音波ホーン２０１をホルダ２０６に取付けるようにし、かつ超音波ホーン２０１の軸心方向におけるホーン支持部材２０５の取り付け位置を調整可能とした構成を提案している（特開２００１−２４０２５号公報）。この構成によれば、支持点が２箇所になるため上下動の際の揺動を効果的に防止でき、また、超音波ホーン２０１に対するホーン支持部材２０５の取り付け位置を、超音波ホーン２０１における振動の節と一致させることにより、軸心方向の超音波振動（疎密波）の損失も防止できる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ホーン支持部材（図１１の例では、ホーン支持部材２０５）が超音波ホーンと接続している領域が、超音波ホーンの長手方向に大きく（厚く）なるほど、当該領域のうち振動の節から外れる部分が増大するから、それだけエネルギー損失が増加することになる。すなわち、ホーン支持部材を経由したエネルギー損失を少なくするには、ホーン支持部材を、超音波ホーンの軸心方向にできるだけ薄く形成することが望ましい。しかし、ホーン支持部材が薄ければそれだけ、ホーン支持部材の強度が低下してしまう。
【０００８】
また、図１０の従来例のように超音波ホーン１５１を１か所で支持する構成では、円筒形のフランジ部１５４を一方開口の円筒形に形成する切削加工が煩雑で超音波ホーン１５１の小型化も困難であり、また図１１の従来例のように超音波ホーン２０１と別部材よりなる２個のホーン支持部材２０５を用いる構成では、部品数が増え組立が煩雑という欠点がある。
【０００９】
そこで本発明の目的は、トランスデューサの支持部材に強度を付与しつつ、支持部材をトランスデューサの軸心方向にできるだけ薄く形成できる構造を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
第１の本発明は、ボンディング装置のボンディングヘッド駆動機構に固定されたホルダに取り付けられ、ホルダによって処理作用方向に向かう荷重が与えられるとともに、超音波振動子の動作により軸心方向に複数の節を持つよう振動するトランスデューサであって、少なくとも２箇所の振動の節から軸心を挟む両側に向かって対称に処理作用方向と略直角方向に延び、その面が前記トランスデューサの処理作用方向に沿って配置されている平板状の各保持部と、各保持部と同材質で一体に形成され、トランスデューサ表面と離間して、軸心方向に沿って軸心の同一側にある各保持部間を軸心方向に連結する各連結部と、各連結部をホルダに固定する各固定手段と、を有することを特徴とするトランスデューサである。
【００１１】
第１の本発明では、保持部がトランスデューサ本体における振動の節を含む少なくとも２箇所に設けられているので、軸心方向の振動のエネルギー損失を招くことなくトランスデューサの揺動を防止できる。そして、各保持部におけるトランスデューサ本体側との接続箇所と異なる箇所を互いに連結する連結部を備えたので、一方の保持部に加えられる外力が、連結部によって結合された各保持部のそれぞれに分散され、これにより保持部の変形を抑制でき、もって各保持部をトランスデューサ本体の軸心方向に極めて薄く形成することが可能となる。
【００１２】
また、トランスデューサ本体、保持部および連結部が同部材により一体的に形成されることとしたので、保持部とトランスデューサ本体との結合を強固とすることができ、これによって保持部の一層の薄型化が可能となる。
【００１４】
また、板状の保持部を、トランスデューサ本体の処理作用方向に沿って設置したので、トランスデューサ本体と保持部との接続断面が、処理作用方向を長手とする形状になる。したがって、大きな荷重の掛かるボンディングの際にも、トランスデューサ本体と保持部との接続断面を大きくとれるので、せん断に対する耐久力を高めることができる。また、保持部および連結部が、トランスデューサ本体の軸心を挟む両側に、軸心に関し対称に設けられているので、ある節を挟んで対称に配置された２つの保持部については、振動子の振動の漏出に起因した力の方向が互いに逆方向となる。したがって、これらの保持部の両者を一体的にホルダに固定した場合に、漏出したエネルギーが相殺され、ホルダやこれを固定するボンディングヘッド駆動機構への振動の伝達を防止できる。また、保持部および連結部を、トランスデューサの処理作用方向と略直角に設けたので、連結部を利用してトランスデューサ本体をホルダやボンディングヘッド駆動機構に固定することにより、トランスデューサ本体の処理作用方向の寸法を小さくでき、これにより、例えば処理作用方向を下向きにした場合にはトランスデューサ本体の下側のクリアランスを大きくすることができる。
【００１５】
第２の本発明は、第１の発明のトランスデューサであって、各連結部は、各連結部の各固定手段が設けられている部分と各保持部との間に設けられ、各連結部の各固定手段が設けられている部分よりも厚さの薄い平板状の薄肉部を有すること、を特徴とするトランスデューサである。第２の本発明では、トランスデューサ本体から振動エネルギーが漏出する場合にも、薄肉部の弾性変形により、保持部から連結部への伝達を緩衝することができる。第３の本発明は、第１または第２の本発明のトランスデューサであって、前記保持部のうち、１の保持部が前記トランスデューサ本体の基端からｎ番目（ｎは自然数）の節に設けられ、他の保持部がｎ＋ｍ番目（ｍは奇数）の節に設けられていることを特徴とするトランスデューサである。
【００１６】
トランスデューサの振動特性、特に固有振動周波数やその逆数である振動周期は、個々のトランスデューサの間で必ずしも一定ではなく、加工精度等に応じて若干のばらつきが生じることが考えられる。この点、第３の本発明では、１の保持部が前記トランスデューサ本体の基端からｎ番目（ｎは自然数）の節に設けられ、他の保持部がｎ＋ｍ番目（ｍは奇数）の節に設けられることとしたので、振動特性のばらつきにより実際の振動の節の位置が設計上の位置からずれた場合にも、各保持部に作用する力が互いに逆位相となり、連結部においてこれらの力が相殺される。したがって第３の本発明では、トランスデューサ本体から各保持部を経て漏出したエネルギーが、固定手段により固定されたホルダやこのホルダが固定されるボンディングヘッド駆動機構に対し、振動として伝達される事態を回避できる。
【００１７】
第４の本発明は、第３の本発明のトランスデューサであって、前記固定手段が、前記連結部の長手方向に位置を異にした少なくとも２点に設けられていることを特徴とするトランスデューサである。
【００１８】
第４の本発明では、固定手段を、連結部の長手方向に位置を異にした少なくとも２点に設けたので、トランスデューサの処理作用方向への揺動を効果的に防止できる。
【００１９】
第５の本発明は、第４の本発明のトランスデューサであって、前記固定手段のそれぞれが、前記保持部および前記連結部からなる振動伝達経路の経路長において互いに等しい位置に配置されていることを特徴とするトランスデューサである。
【００２０】
第５の本発明では、固定手段のそれぞれを、保持部および連結部からなる振動伝達経路の経路長において互いに等しい位置に配置したので、トランスデューサ本体から各保持部に作用する力を、固定手段の位置において、互いに逆位相とすることができる。
【００２７】
第６の本発明は、第１ないし第５のいずれかの本発明のトランスデューサであって、前記トランスデューサ本体と同部材である母材に通孔を設け、当該通孔の周囲に前記保持部および前記連結部を形成してなるトランスデューサである。
【００２８】
第６の本発明では、トランスデューサ本体と同部材である母材に通孔を設けることにより、保持部および連結部を形成してトランスデューサを製造できるので、切削加工・鋳造・鍛造その他のいずれの加工方法による場合にも、加工を容易化できる。
【００２９】
本発明に係るトランスデューサにおける処理作用部材は、振動の腹となる位置に設けるのが好適であるが、その位置は第７の本発明のように少なくとも２つの保持部に挟まれた領域の外側としても、また第８の本発明のように少なくとも２つの保持部に挟まれた領域内としてもよい。また後者の場合には、第９の本発明のように保持部を２箇所とし、両保持部の設置点の中間点にチップ吸着口を備えることとすれば、チップ吸着口への荷重分布を平均化でき好適である。
【００３０】
第１０の本発明は、ボンディングヘッド駆動機構に固定されたホルダに取り付けられ、ホルダによって処理作用方向に向かう荷重が与えられるとともに、超音波振動子の動作により軸心方向に複数の節を持つよう振動するトランスデューサを含むボンディング装置であって、トランスデューサは、少なくとも２箇所の振動の節から軸心を挟む両側に向かって対称に処理作用方向と略直角方向に延び、その面が前記トランスデューサの処理作用方向に沿って配置されている平板状の各保持部と、各保持部と同材質で一体に形成され、トランスデューサ表面と離間して、軸心方向に沿って軸心の同一側にある各保持部間を軸心方向に連結する各連結部と、各連結部をホルダに固定する各固定手段と、を有することを特徴とするボンディング装置である。本発明において、各連結部は、各連結部の各固定手段が設けられている部分と各保持部との間に設けられ、各連結部の各固定手段が設けられている部分よりも厚さの薄い平板状の薄肉部を有すること、としても好適であるし、前記保持部のうち、１の保持部が前記トランスデューサ本体の基端からｎ番目（ｎは自然数）の節に設けられ、他の保持部がｎ＋ｍ番目（ｍは奇数）の節に設けられていること、としても好適であるし、前記固定手段が、前記連結部の軸心方向に位置を異にした少なくとも２点に設けられていること、としても好適である。
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態につき、以下に図面に従って説明する。図１は第１実施形態のトランスデューサとしての超音波ホーン１を示す。超音波ホーン１は、先端側に垂形部４ａを形成した略円柱形のホーン本体４、ホーン本体４の左右に２箇所ずつ計４箇所に設けられた保持部５Ａ１，５Ａ２，５Ｂ１，５Ｂ２（以下適宜に保持部５という）、および前後２つの保持部５の側端を互いに連結する連結部６Ａ，６Ｂ（以下適宜に連結部６という）を、同部材により一体的に形成してなる。超音波ホーン１の基端部には、超音波振動を発生する超音波振動子４０（図５参照）を固定するためのネジ孔１７が設けられている。
【００３１】
垂形部４ａの形状は、公知のコニカル型にされている。垂形部４ａの先端部には、キャピラリ１６（図５参照）を装着するための装着孔８が穿設されている。
【００３２】
保持部５は、いずれも平板状である。４つの保持部５は、２個ずつを一組として互いにホーン本体４の長手方向（超音波振動の伝達方向）に位置を異にして設けられており、ホーン本体４の後方側の保持部５Ａ１，５Ｂ１は、ホーン本体４の基端から１番目の節ｐ１の位置に設けられ、ホーン本体４の前方側の保持部５Ａ２，５Ｂ２は、ホーン本体４の基端から２番目の節ｐ２の位置に設けられている。他方、装着孔８は、図示のとおり２つの保持部５に挟まれた領域の外側に設けられており、かつ、これに装着されるキャピラリ１６の軸心が振動の腹（速度の絶対値が最大となる部分）と一致するようにされている。
【００３３】
保持部５は、その厚さ方向の中間点が、超音波ホーン１の設計上の振動の節ｐ１，ｐ２と正確に一致するように設計されているが、超音波ホーン１の実際の振動の節の位置には、超音波ホーン１の工作精度に応じた一定のばらつきがあるため、実際の振動の節の位置が設計上の位置からずれる場合もあるものとする。なお、各保持部５の厚さは約０．５ｍｍである。
【００３４】
連結部６Ａ，６Ｂには、これら連結部６Ａ，６Ｂをホルダ３０（図３・図５参照）に固定するための固定手段であるネジ孔７Ａ１，７Ａ２，７Ｂ１，７Ｂ２（以下適宜にネジ孔７という）が設けられている。
【００３５】
ネジ孔７は、連結部６Ａ，６Ｂの長手方向に位置を異にした２点にそれぞれ設けられている。
【００３６】
連結部６Ａ，６Ｂにおける後方部分および前方部分には、それぞれ平板上の薄肉部１４が形成されている。各薄肉部１４の厚さは約０．５ｍｍである。
【００３７】
各保持部５の長さ（図１における上下方向の長さ）は互いに等しい。また、連結部６Ａおよび連結部６Ｂの長さ（図１における左右方向の長さ）も互いに等しい。そしてネジ孔７Ａ１とネジ孔７Ａ２、およびネジ孔７Ｂ１とネジ孔７Ｂ２は互いに対称に（すなわち、連結部６の前端または後端からの距離において等しい位置に）設けられている。したがって、ネジ孔７Ａ１とネジ孔７Ａ２、およびネジ孔７Ｂ１とネジ孔７Ｂ２は、保持部５および連結部６からなる振動伝達経路の経路長において、互いに等しい位置に配置されていることになる。
【００３８】
図１および図３に示すように、保持部５Ａ１，５Ａ２および連結部６Ａと、保持部５Ｂ１，５Ｂ２および連結部６Ｂとは、ホーン本体４の軸心４ｂを挟む両側に、軸心４ｂに関し対称に設けられている。
【００３９】
また、保持部５Ａ１，５Ａ２および連結部６Ａと、保持部５Ｂ１，５Ｂ２および連結部６Ｂとは、それぞれ、超音波ホーン１の処理作用方向である鉛直下方（図３におけるＤ方向）に対する交差方向である水平方向（図３におけるＥ−Ｅ方向）に突設されている。
【００４０】
この超音波ホーン１の製造工程は、以下のとおりである。まず母材である丸棒材の先端部に、装着孔８をブローチ盤により穿設する。また、丸棒材の基端部にはネジ孔１７を穿設する。次に、丸棒材の先端側および後端側を、旋盤により軸心４ｂに向けて削り込み、前端部９および後端部１０を形成する。次に、フライス盤により上部平面１１、下部平面１２、側部平面１３をそれぞれ平坦に形成し、また薄肉部１４の外面を形成する。また、エンドミルおよびタップにより、ネジ孔７を形成する。
【００４１】
そして、軸心４ｂを挟む両側に、通孔２０をエンドミルにより鉛直方向に穿設する。従って通孔２０の平面形状は、鉛直方向に関して不変である。この通孔２０の穿設により、通孔２０の周囲に、ホーン本体４、保持部５および連結部６が一体的に形成される。
【００４２】
このようにして製造された超音波ホーン１は、下方に開口した断面コ字状のホルダ３０（図３・図５参照）に対して、ボルト３５をネジ孔７Ａ１〜７Ｂ２のそれぞれに螺入することによって固定する。これにより超音波ホーン１は、図３中Ｅ−Ｅ線で示される水平面上の４箇所で、ホルダ３０に固定される。ホルダ３０はその基部側の端面の適宜箇所において、図示しないワイヤボンダ本体のボンディングヘッド駆動機構に固定される。ボンディングヘッド駆動機構は、超音波ホーン１を水平面上の任意の位置に移送し、また超音波ホーン１に鉛直下向きの任意の荷重を与えるものである。他方、ホーン本体４の基端部のネジ孔１７には、電歪素子を軸方向に積層してなる公知の超音波振動子４０を固定する。また装着孔８にはキャピラリ１６を装着する。
【００４３】
以上のように構成された本実施形態では、超音波振動子４０が発生する超音波振動は、疎密波（縦波）として超音波ホーン１の長手方向、すなわち軸心４ｂに沿う方向に、基端側から先端側に向けて伝達される。
【００４４】
ここで本実施形態では、保持部５がホーン本体４における振動の節ｐ１，ｐ２を含む２箇所に設けられているので、節が振動しない点であることにより、軸心４ｂに沿う方向の疎密波（縦波）の振動のエネルギー損失を招くことなく、超音波ホーン１の揺動を防止できる。そして、各保持部５におけるホーン本体４側との接続箇所と異なる箇所である保持部５の側端を互いに連結する連結部６を備えたので、一方の保持部５（例えば保持部５Ａ１）に加えられる外力が、連結部６によって結合された各保持部５（例えば保持部５Ａ１，５Ａ２）のそれぞれに分散され、これにより保持部５の変形を抑制でき、もって各保持部５をホーン本体４の軸心４ｂの方向について極めて薄く形成することが可能となる。
【００４５】
また、ホーン本体４、保持部５および連結部６が、同部材である丸棒材から削り出すことにより一体的に形成されることとしたので、保持部５とホーン本体４との結合を金属結合による強固なものとすることができ、これによって保持部５の一層の薄型化が可能となる。
【００４６】
また本実施形態では、平板状の保持部５、および平板状の薄肉部１４を、いずれも超音波ホーン１の処理作用方向（上下方向）に沿う上下方向に設置したので、ホーン本体４と保持部５との接続断面、および保持部５と薄肉部１４との接続断面がいずれも上下に長い形状となる。したがって、大きな荷重の掛かるボンディングの際にも、超音波ホーン１の上下動による保持部５および薄肉部１４の塑性変形が生じにくく、また各接続断面を大きくとれるので、せん断に対する耐久力を高めることができる。なお、保持部５の形状は平板状のほか、例えば超音波振動子４０の中心点を中心とする円弧状または球面状の板状体であってもよい。
【００４７】
また、超音波ホーン１の振動特性、特に固有振動周波数やその逆数である振動周期は、個々の超音波ホーン１の間で必ずしも一定ではなく、加工精度等により若干のばらつきが生じることが考えられる。この点、本実施形態では、保持部５Ａ１，５Ｂ１をホーン本体４の基端から１番目の節である点ｐ１に、また保持部５Ａ２，５Ｂ２を２番目の節である点ｐ２に設けたので、仮にある超音波ホーン１における実際の振動の節が、設計上の位置からずれた点である点ｐ１ａ，ｐ２ａ（図１参照）であった場合には、基部側の保持部５Ａ１，５Ｂ１に加わる振幅が正、先端側の保持部５Ａ２，５Ｂ２に加わる振幅が負というように、基部側と先端側とで各保持部５に作用する力が互いに逆位相となる。そして、これら基部側と先端側の保持部５は連結部６によって互いに連結されているので、連結部６においてこれらの力が相殺される。したがって本実施形態では、ホーン本体４から各保持部５を経て漏出したエネルギーが、連結部６およびボルト３５を介して固定されたホルダ３０やボンディングヘッド駆動機構に振動として伝達される事態を回避できる。
【００４８】
なお、２つの保持部の位置を互いに隣接する節とする場合の他、例えば１番目の節ｐ１と４番目の節ｐ４、３番目の節ｐ３と４番目の節ｐ４というように、一方の保持部５をホーン本体４の基端からｎ番目（ｎは自然数）の節に設け、他方の保持部５をホーン本体４の基端からｎ＋ｍ番目（ｍは奇数）の節に設けさえすれば、本実施形態と同様の作用による振動エネルギーの相殺を期待できる。また、ホーン本体４の基部側から１番目の保持部５は第１の節でなく、他の任意の節に設けることもできるが、上述の振動特性のばらつきに伴う保持部５への振動エネルギーの漏出を小さくするには、ホーン本体４の基部側から１番目の保持部５は、超音波振動子４０から最も近い節である第１の節ｐ１に設けることとするのが最も好適である。
【００４９】
また本実施形態では、固定手段であるネジ孔７を、連結部６の長手方向に位置を異にした２点に設けたので、超音波ホーン１の処理作用方向（上下方向）への揺動を効果的に防止できる。なお、ネジ孔７による固定箇所は、３点以上であってもよく、同様の効果を期待できる。また、ネジ孔以外の他の固定手段を用いてもよいが、本実施形態においてはネジ孔７およびボルト３５を用い、かつボルト３５を軸心４ｂに向かう方向に螺入することとしたので、他の方向への螺入に比べ振動に対して高い寸法精度を維持できる。
【００５０】
また本実施形態では、固定手段であるネジ孔７のそれぞれを、保持部５および連結部６からなる振動伝達経路の経路長（具体的には、保持部５とホーン本体４との接続点から、保持部５および連結部６に沿った経路におけるネジ孔７の軸心位置までの距離）において互いに等しい位置に配置したので、ホーン本体４から各保持部５に作用する力を、固定手段であるネジ孔７の位置において、互いに逆位相とすることができる。
【００５１】
また本実施形態では、保持部５および連結部６が、ホーン本体４の軸心４ｂを挟む両側に、軸心４ｂに関し対称に設けられているので（図１・図３）、ある節を挟んで対称に配置された２つの保持部５（例えば保持部５Ａ１，５Ｂ１）については、振動の漏出に起因した力の方向が、同位相かつ互いに逆方向となる。したがって、これらの保持部５の両者をホルダ３０により一体的にボンディングヘッド駆動機構に固定した場合に、漏出したエネルギーがホルダ３０において相殺され、ボンディングヘッド駆動機構への振動の伝達を防止できる。
【００５２】
また本実施形態では、保持部５および連結部６を、超音波ホーン１の処理作用方向（上下方向）に対する交差方向（水平方向）に設けたので、連結部６を利用して超音波ホーン１をホルダ３０やボンディングヘッド駆動機構に固定することにより、超音波ホーン１の処理作用方向の寸法を小さくでき、これにより、例えば本実施形態のように処理作用方向を下向きにした場合には超音波ホーン１の下側のクリアランスを大きくでき、処理対象である半導体デバイスやデバイス搬送レール等との干渉を避けることができる。
【００５３】
また本実施形態では、連結部６の後端側および前端側に薄肉部１４を形成したので、この薄肉部１４の弾性変形により、保持部５から漏出する振動エネルギーの連結部６への伝達を緩衝できる。また、薄肉部１４を平板状としたので、その断面２次モーメントがきわめて小さく、弾性変形しやすいものとなり、したがって振動エネルギーの緩衝に好適である。
【００５４】
また本実施形態では、ホーン本体４と同部材である母材としての丸棒材に通孔２０を設けることにより、保持部５および連結部６を形成して超音波ホーン１を製造できるので、切削加工・鋳造・鍛造その他のいずれの加工方法による場合にも、加工を容易化できる。とくに本実施形態では、２つの通孔２０が互いに同方向（上下方向）に設けられることとしたので、これら２つの通孔２０を同一方向に穿設すればよく、切削加工による穿孔や鋳造・鍛造による型抜きを能率的に実行できる。また、通孔２０の加工は上記従来例におけるフランジ部１５４の加工の場合に比べて小さい工具で実行できるから、超音波ホーン１全体の一層の小型化も可能である。
【００５５】
なお、本実施形態では、連結部６により接続される各保持部５の部分を各保持部５の側端としたが、本発明において連結部によって接続される各保持部の部分は側端に限らず、各保持部におけるホーン本体側との接続箇所と異なる箇所であれば、同様の効果を期待できる。また本実施形態では保持部５を片側につき２箇所設ける構成としたが、本発明に係る保持部は片側に３箇所以上設けてもよい。また保持部５および連結部６の配置は、ホーン本体４に関し左右非対称でもよい。
【００５６】
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態は、本発明をフリップチップボンディング装置に適用したものである。図６および図７において、第２実施形態のトランスデューサである超音波ホーン１０１は、上記第１実施形態における錐形部４ａ、装着孔８および連結部６に代えて、吸着ノズル１０８・チューブ接続部１０９および連結部１０６Ａ，１０６Ｂ（以下適宜に連結部１０６という）を、いずれもホーン本体１０４と同一部材により一体的に形成（例えば、第１実施形態と同様の丸棒材からの削り出しにより）したものである。
【００５７】
吸着ノズル１０８は角錐状、チューブ接続部１０９（図７参照）は円柱状であり、両者の中央を貫いて鉛直方向の通孔１０８ａが穿設されており、通孔１０８ａの下端部がチップ吸着口１０８ｂとなっている。
【００５８】
４つの保持部１０５Ａ１，１０５Ａ２，１０５Ｂ１，１０５Ｂ２（以下適宜に保持部１０５という）のうち、ホーン本体１０４の後方側の保持部１０５Ａ１，１０５Ｂ１は、ホーン本体１０４の基端から１番目の節ｐ１１の位置に設けられ、ホーン本体１０４の前方側の保持部１０５Ａ２，１０５Ｂ２は、ホーン本体１０４の基端から２番目の節ｐ１２の位置に設けられている。他方、チップ吸着口１０８ｂは、図示のとおり２つの保持部１０５の設置点の中間点に設けられており、かつ、その中心が振動の腹（速度の絶対値が最大となる部分）と一致するようにされている。
【００５９】
これら保持部１０５は、その厚さ方向の中間点が、超音波ホーン１０１の設計上の振動の節ｐ１１，ｐ１２と正確に一致するように設計されているが、超音波ホーン１０１の実際の振動の節の位置には、超音波ホーン１０１の工作精度に応じた一定のばらつきがあるため、実際の振動の節の位置が設計上の位置からずれる場合もあるものとする。なお、各保持部１０５の厚さは約０．５ｍｍである。
【００６０】
連結部１０６には、ボルト１３５によってネジ留めするための鉛直方向の通孔１０７Ａ１，１０７Ａ２，１０７Ｂ１，１０７Ｂ２（以下適宜に通孔１０７という）が設けられている。
【００６１】
図７ないし図９に示すように、超音波ホーン１０１はホルダ１３０に固定して使用される。ホルダ１３０は、チューブ接続部１０９を跨いで左右の連結部１０６を一体的に連結する構造であり、その上面には、ホルダ１３０を図示しないワイヤボンダ本体のボンディングヘッド駆動機構に装着するための装着孔１３０ａが設けられている。装着孔１３０ａの中心は、ホーン本体１０４の軸心１０４ｂの直上に位置している。ホルダ１３０には、４つの通孔１０７に対応して設けられボルト１３５と螺合する鉛直方向のネジ孔１３０ｂが、それぞれ設けられている。
【００６２】
ホーン本体１０４の基端部のネジ孔１１７（図６参照）には、電歪素子を軸方向に積層してなる公知の超音波振動子１４０（図８・図９参照）が固定される。またチューブ接続部１０９にはゴム製のフレキシブルチューブ１３１（図８参照）が接続される。なお、第２実施形態における残余の構成は、上記第１実施形態におけるものと同様であるので、同一符号を付してその説明は省略する。
【００６３】
以上のように構成された第２実施形態では、超音波ホーン１０１は、フレキシブルチューブ１３１および通孔１０８ａを通じた吸引によりチップ吸着口１０８ｂに半導体デバイス（図示せず）を吸着してボンディング位置に搬送し、その状態でボンディングヘッド駆動機構により下向きに駆動される。そして、超音波振動子１４０が発生する超音波振動が、疎密波（縦波）として超音波ホーン１０１の長手方向、すなわち軸心１０４ｂに沿う方向に、基端側から先端側に向けて伝達され、この超音波振動とボンディングヘッド駆動機構による荷重とによって、ボンディングが行われる。
【００６４】
しかして、第２実施形態では、上記第１実施形態と同様の上述の各種の効果が得られるほか、チップ吸着口１０８ｂを、保持部１０５Ａ１，１０５Ｂ１と保持部１０５Ａ２，１０５Ｂ２の設置点の中間点に配置したので、チップ吸着口１０８ｂへの荷重分布、ひいては半導体デバイスへの荷重分布を、超音波ホーン１０１の長手方向について平均化することができる。
【００６５】
なお、第２実施形態では、ホーン本体１０４の基端部に超音波振動子１１７を設ける一方、ホーン本体１０４の先端部には何も設けていないが、超音波振動子１１７と等しい質量のカウンタウェイトをホーン１０４の先端部に固定する構造とすれば、超音波ホーン１０１全体の重量バランスをとることができ、荷重分布の一層の均等化を図ることができる。
【００６６】
また、上記各実施形態では、本発明をワイヤボンディング装置およびフリップチップボンディング装置に適用した例について説明したが、本発明はこれらのボンディング装置に限らず、ダイボンディング装置など、トランスデューサの振動により処理作用を行う各種の処理装置に適用でき、いずれも本発明の範疇に属するものである。またトランスデューサの形状も、上記各実施形態の形状に限らず、その用途や目的に応じた各種の形状を選択することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施形態におけるホーン本体を振動の節の位置を示すグラフと共に示す底面図である。
【図２】  第１実施形態におけるホーン本体を示す側面図である。
【図３】  ホルダに装着された状態の第１実施形態におけるホーン本体のＣ−Ｃ線断面図である。
【図４】  第１実施形態におけるホーン本体を概略的に示す斜視図である。
【図５】  ホルダに装着された状態の第１実施形態におけるホーン本体の下面側を概略的に示す斜視図である。
【図６】  第２実施形態におけるホーン本体を振動の節の位置を示すグラフと共に示す底面図である。
【図７】  ホルダに装着された状態の第２実施形態におけるホーン本体のＦ−Ｆ線断面図である。
【図８】  ホルダに装着された状態の第２実施形態におけるホーン本体を示す側面図である。
【図９】  ホルダに装着された状態の第２実施形態におけるホーン本体を示す斜視図である。
【図１０】  従来の超音波ホーンの取り付け構造を示す側面図である。
【図１１】  従来の他の超音波ホーンの取り付け構造を示す側面図である。
【符号の説明】
１，１０１，１５１，２０１  超音波ホーン
４，１０４  ホーン本体
４ｂ，１０４ｂ  軸心
５Ａ１，５Ａ２，５Ｂ１，５Ｂ２，１０５Ａ１，１０５Ａ２，１０５Ｂ１，１０５Ｂ２  保持部
６Ａ，６Ｂ，１０６Ａ，１０６Ｂ  連結部
７Ａ１，７Ａ２，７Ｂ１，７Ｂ２  ネジ孔
８  装着孔
１１  上部平面
１２  下部平面
１３  側部平面
１４  薄肉部
１６，６６  キャピラリ
１７  ネジ孔
２０  通孔
３０，１３０，１５６，２０６  ホルダ
３５,１３５  ボルト
４０，１４０，１９０  超音波振動子
１０８  吸着ノズル
１０８ａ  通孔
１０８ｂ  吸着口
ｐ１，ｐ２，ｐ３，ｐ４，ｐ１ａ，ｐ２ａ，ｐ１１，ｐ１２  節
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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