(57)【要約】【課題】良好な動的特性を維持しつつ新たな構造上の形態可能性と圧電アクチュエータの配置を得るように、ボンディング装置と、超音波トランスデューサとを発展形成すること。【解決手段】ボンディングヘッドと、トランスデューサ１とを含み、該トランスデューサ１が、圧電アクチュエータ５と、固定部６と、工具収容部３とを備えており、トランスデューサ１の長手方向８が、ボンディングヘッドの回転軸線に対して平行に延在している装置において、圧電アクチュエータ５がその極性化方向９に対して横方向に場の方向１０へ電場によって励起可能であるように、複数の電極２０が圧電アクチュエータ５に設けられていること、並びに圧電アクチュエータ５が、励起と、固定部６及び工具収容部３への圧電アクチュエータの結合とによって、極性化方向９及び場の方向１０で形成されたせん断面１８においてせん断運動を行う。
2017527128.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボンディング結合部を形成するための装置であって、回転軸線周りに回転可能に保持されたボンディングヘッドと、該ボンディングヘッドに保持されたトランスデューサ（１）とを含み、該トランスデューサ（１）が、超音波振動、特に超音波固有振動の励起のための圧電アクチュエータ（５）と、前記ボンディングヘッドに前記トランスデューサ（１）を固定するための固定部（６）と、ボンディング工具（２）のための工具収容部（３）とを備えており、前記トランスデューサ（１）の長手方向（８）及び／又は前記トランスデューサの延在方向が、最小の質量慣性モーメント（１９）の軸線の方向において、前記ボンディングヘッドの回転軸線に対して平行に延在している、前記装置において、
前記圧電アクチュエータ（５）がその極性化方向（９）に対して横方向に場の方向（１０）へ電場によって励起可能であるように、複数の電極（２０）が前記圧電アクチュエータ（５）に設けられていること、並びに前記圧電アクチュエータ（５）が、励起と、前記固定部（６）及び前記工具収容部（３）への前記圧電アクチュエータの結合とによって、前記極性化方向（９）及び前記場の方向（１０）で形成されたせん断面（１８）においてせん断運動を行うことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記圧電アクチュエータ（５）が、係合式及び／又は嵌合式及び／又は溶着式に、前記工具収容部（３）及び／又は前記固定部（６）に結合されていることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記圧電アクチュエータ（５）が、前記工具収容部（３）及び／又は前記固定部（６）に対して締め付けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の装置。
【請求項４】
前記圧電アクチュエータ（５）のクランプのために、機械的に調整可能なクランプモジュール（１３）が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
前記圧電アクチュエータ（５）が、直方体状に形成され、及び／又は対向する２つの側において、対応して形成された前記工具収容部（３）及び／又は前記クランプモジュール（１３）及び／又は前記固定部（６）の接続面に圧電アクチュエータ（５）を接触させるための平坦な設置面を備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記圧電アクチュエータ（５）が、前記工具収容部（３）及び／又は前記固定部（６）に接着されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
トランスデューサ本体部（１４）が凹部（１５）をもって設けられており、前記圧電アクチュエータ（５）が、前記トランスデューサ本体部（１４）の前記凹部（１５）内に設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
前記凹部（１５）が、前記回転軸線（１１）の方向に延在する切通凹部（１５）の形式で形成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
前記工具収容部（３）及び／又は前記固定部（６）が、前記トランスデューサ本体部（１４）の一部として実現されていること、及び／又は前記圧電アクチュエータ（５）が、前記工具収容部（３）と前記固定部（６）の間に設けられていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
前記圧電アクチュエータ（５）が、構成された超音波固有振動の節点に設けられていること、及び／又は超音波曲げ固有振動が前記トランスデューサ（１）において励起されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】
工具収容部（３）の孔が、構成された超音波固有振動の節点に設けられていること、及び／又は前記工具が、前記節点において前記工具収容部（３）に固定されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２】
前記ボンディングヘッドの回転軸線が、前記トランスデューサ（１）の最小の質量慣性モーメント（１９）の軸線に対して同軸に設けられていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】
前記圧電アクチュエータ（５）が、前記固定部（６）及び／又は前記工具収容部（３）にねじり剛性をもって結合されていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４】
特に請求項１〜１３のいずれか１項に記載の、ボンディング結合部を形成するための装置のためのトランスデューサ（１）であって、トランスデューサ本体部（１４）と、該トランスデューサ本体部（１４）に固定された圧電アクチュエータ（５）と、該圧電アクチュエータ（５）に設けられた複数の電極（２０）とを有し、前記トランスデューサ本体部が、工具機械の収容部に前記トランスデューサ（１）を固定するための固定部（６）と、前記トランスデューサ（１）へ設置可能な工具（２）のための工具収容部（３）とを備えている、前記トランスデューサにおいて、
前記圧電アクチュエータ（５）がその極性化方向（９）に対して横方向に場の方向（１０）へ電場によって励起可能であるように、前記電極（２０）が前記圧電アクチュエータ（５）に位置決めされていること、並びに前記圧電アクチュエータ（５）が、励起によって、前記極性化方向（９）及び前記場の方向（１０）で形成されたせん断面（１８）において超音波振動としてせん断運動を行うことを特徴とするトランスデューサ。
【請求項１５】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載のボンディング装置の、超音波ワイヤボンディングへの使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボンディング結合部を形成するための装置であって、回転軸線周りに回転可能に保持されたボンディングヘッドと、該ボンディングヘッドに保持されたトランスデューサとを含み、該トランスデューサが、超音波振動、特に超音波固有振動の励起のための圧電アクチュエータと、ボンディングヘッドにトランスデューサを固定するための固定部と、ボンディング工具のための工具収容部とを備えており、トランスデューサの長手方向及び／又はトランスデューサの延在方向が、最小の質量慣性モーメントの軸線の方向において、ボンディングヘッドの回転軸線に対して平行に延在している、前記装置に関するものである。
【０００２】
また、本発明は、特にボンディング結合部を形成するための装置のためのトランスデューサであって、トランスデューサ本体部と、該トランスデューサ本体部に固定された圧電アクチュエータと、該圧電アクチュエータに設けられた複数の電極とを有し、トランスデューサ本体部が、工具機械の収容部にトランスデューサを固定するための固定部と、トランスデューサへ設置可能な工具のための工具収容部とを備えている、前記トランスデューサに関するものである。
【背景技術】
【０００３】
古典的なボンディング装置は、通常、トランスデューサと、このトランスデューサに固定されたボンディング工具とが９０°の角度で互いに対して位置決めされるようになっている。ボンディング工具が、トランスデューサを支持するボンディングヘッドの回転軸線に対して平行に延在している一方、トランスデューサは、主延在方向あるいはその長手方向に関してボンディングヘッドの回転軸線に対して垂直に設けられている。ボンディング装置のこの構造は、基本的に実証されているとともに、現場において長年広まっている。しかしながら、位置決め時の動特性あるいはボンディングヘッドの移動は、トランスデューサの配向により制限されてしまっており、トランスデューサの適切な形態によってボンディング装置の動的な特性を改善すべきである。特に、ボンディングヘッドについての位置決め速度を大きくするか、あるいは位置決め精度を改善することが必要である。そうすれば、同時により多くのボンディング結合部を形成することが可能である。したがって、ボンディング装置の経済性が向上する。また、ボンディングヘッドあるいはこれに保持されたトランスデューサの重量を軽減することで、ボンディングワイヤへの工具先端部の載置時に載置インパルスを低減し、この点ではボンディングワイヤ又は基板の損傷を回避するように努められる。
【０００４】
ボンディングヘッドの回転軸線がトランスデューサの長手方向あるいはその延在方向に対して平行に最小の質量慣性モーメントの軸線の方向へ配向されるようにトランスデューサをボンディング装置に固定することが特許文献１から知られている。これにより、ボンディング装置の動特性を改善することが達成される。これに対応して、当該ボンディングヘッドに保持された超音波トランスデューサを有するボンディングヘッドを、迅速かつ正確に位置決めすることが可能である。このとき、ボンディング工具は、トランスデューサ長手方向に延在している。トランスデューサの一部として、複数の圧電アクチュエータが設けられており、これら圧電アクチュエータは、１８０°だけ位相がずらされ、トランスデューサ及びこれに結合されたボンディング工具において曲げ振動が超音波振動として励起されるように励起される。超音波振動の結果、ボンディング工具の先端部に位置決めされ、基板に対して押圧されるボンディングワイヤを、導電的に基板に結合することが可能である。このとき、巨視的にみれば、ボンディング工具の先端部は、ワイヤ方向への長手振動を行う。圧電アクチュエータに関して、特許文献１は基本的に異なる２つのコンセプトを開示している。１つにおいては、互いに離間して２つの圧電アクチュエータが用いられる。圧電アクチュエータは、第１のアクチュエータがその長手方向へ延びる一方、第２のアクチュエータはその長手方向に圧縮されるように位相をずらして励起される。端面側では、２つのアクチュエータが、周期的に行われる圧電アクチュエータの運動により要求される超音波振動がトランスデューサに形成されるように互いに結合されている。他方、ディスク状の圧電アクチュエータが支持体の対向する側で用いられ、位相をずらして励起されることが開示されている。１つのアクチュエータが延びる一方、他のアクチュエータは対向する側で圧縮される。その後、支持体と、これと共にトランスデューサ及びその中で保持されたボンディング工具が超音波振動へ励起される。両実施形態は、超音波振動の生成のために圧電アクチュエータあるいはその内部に設けられた圧電セラミックの長手延長あるいは圧縮が用いられる点で共通している。圧電アクチュエータの励起のために用いられる電場は、圧電セラミックの極性化方向に対して平行に配向されている。そして、超音波振動の励起のために用いられるアクチュエータ運動は、電場に対して平行に、又はこれに対して垂直に位置している。この点では、超音波振動の励起のために設けられた圧電アクチュエータが３１効果又は３３効果を用いることを述べるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２００９００３３１２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、良好な動的特性を維持しつつ特にトランスデューサの構造に関して新たな構造上の形態可能性と圧電アクチュエータの配置を得るように、ボンディングヘッドを有するボンディング装置と、これに保持された超音波トランスデューサとを発展形成することにある。また、トランスデューサの重量を更に低減することが必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、請求項１の前提部分に関連して、圧電アクチュエータがその極性化方向に対して横方向に場の方向へ電場によって励起可能であるように、複数の電極が圧電アクチュエータに設けられていること、並びに圧電アクチュエータが、励起と、固定部及び工具収容部への圧電アクチュエータの結合とによって、極性化方向及び場の方向で形成されたせん断面においてせん断運動を行うことを特徴としている。特に、これにより、結果的にトランスデューサが固有振動及び／又は曲げ振動として超音波振動を行うこととなる。例えば、超音波振動は、せん断面に対して垂直に配向された回転軸線周りになされる。
【０００８】
本発明の特別な利点は、圧電アクチュエータにおけるせん断振動の励起の結果、トランスデューサにおける圧電アクチュエータの統合のための新たな可能性が得られることにある。アクチュエータ原理は、これまで公知のものの転向である。基本的には、右手系デカルト座標系を用いる場合に圧電セラミックの極性化が３方向になされることが重要である。ここでは、電場がこれに対して垂直に１方向に励起される。そして、せん断運動によって、超音波振動がせん断面において２方向に対して垂直に励起される。このとき、圧電アクチュエータは、超音波振動の節点に位置している。これに対して、共振、すなわちその固有モードにおいて動作される超音波トランスデューサにおいては、これまで常に電場が極性化の方向において励起され、場の方向又はこれに垂直な長さ変化が超音波振動の励起のために用いられる。
【０００９】
せん断面におけるせん断運動の使用の結果、本発明によるトランスデューサを唯一の圧電アクチュエータによって動作させることが可能である。逆位相に作動される２つの圧電アクチュエータを設けることは、不要である。これにより、トランスデューサは、その長手方向へ非常に細く構成されることが可能である。この点では、ボンディング装置の動特性が更に改善されるとともに、トランスデューサを安価に製造することが可能である。さらに、唯一の圧電アクチュエータを設ける場合に、トランスデューサの電気的な作動が簡易化される。加えて、ボンディングヘッドの位置決めがボンディング装置の動作空間において簡易化されることで、必要な構造空間が削減される。また、自由度が、電極の配置に関して示される。ここで、いまや圧電セラミックの極性化方向に対して９０°だけずらして電極を設けることができる。これに対応して、電極へのアクセス性を改善することが可能である。さらに、圧電アクチュエータを予負荷して実現することが可能である。これにより、配置の頑強性が高められ、圧電アクチュエータが、予負荷されていない圧電アクチュエータより大きな振動振幅によって動作されることが可能である。
【００１０】
圧電アクチュエータは、係合式及び／又は嵌合式及び／又は溶着式に、工具収容部及び／又は固定部に結合されていることが可能である。この点では、トランスデューサへの圧電アクチュエータの統合のための様々な可能性が、応用に依存して存在する。例えば、圧電アクチュエータは、工具収容部あるいは固定部に接着されていることが可能である。これにより、平坦な結合と、トランスデューサ及びこれに保持されたボンディング工具がせん断面において超音波振動へ励起されるように圧電アクチュエータのせん断振動を隣接する構成要素へ伝達する可能性とが得られる。接着部を設けることは、非常にわずかな構造空間を必要とするものであるとともに、トランスデューサの小型化を促進するものである。
【００１１】
本発明の１つの発展形態によれば、圧電アクチュエータは、工具収容部及び／又は固定部に対して締め付けて設けられることが可能である。締付を、例えば関連する材料の異なる熱膨張係数を用いることで、取付中に実行することが可能である。例えば、圧電アクチュエータの締付のために、締付モジュールを設けることが可能である。特に、締付モジュールは、機械的に調整可能に実現されることができる。例えば、互いに対して変位可能に設けられたくさびを締付モジュールの一部として実現することが可能である。例えば、互いに対して相対的に移動可能な締付ジョーと、締付ジョーのための操作手段、例えば偏心カムを圧電アクチュエータの締付の実行のために設けることが可能である。例えば、圧電アクチュエータの締付あるいは固定のために複数のネジを用いることが可能である。
【００１２】
本発明の１つの発展形態によれば、圧電アクチュエータにおいて、互いに対向する２つの側に複数の平坦な接触面が形成されている。平坦な接触面により、圧電アクチュエータが、対応して形成された、工具収容部の接続面、固定部の接続面又は締付モジュールの接触面に接触する。圧電アクチュエータ接触面と、対応して形成された、工具収容部、固定部あるいは締付モジュールとの接続面の幾何形状は、ねじり剛性をもった結合が実現されるように形成されている。有利には、適当な接触面を設けることで、トランスデューサの頑強な形態が得られる。せん断面において実行される振動は、超音波振動がトランスデューサにおいて、及びこれに固定されたボンディング工具において伝達され、工具先端部の範囲で案内され、基板に対して押圧されるボンディングワイヤが基板と接着されるように、信頼性をもって隣接する構成要素へ伝達される。接触面も、接続面と同様に幾何形状について単純に形成されていることが可能である。面の単純な形成は、生産性を促進するものである。
【００１３】
本発明の１つの発展形態によれば、トランスデューサの一部としてトランスデューサ本体部が設けられている。トランスデューサ本体部には凹部が設けられており、この凹部内には、圧電アクチュエータと、選択的に締付モジュールとが設けられている。特に、工具収容部及び固定部は、トランスデューサ本体部の一部として実現されている。有利には、トランスデューサへの圧電アクチュエータの統合が凹部を設けることによって簡略化される。トランスデューサのための頑強かつ継続的な構造が得られる。このとき、圧電アクチュエータは、いわばトランスデューサ本体部の統合された構成部材となる。凹部の境界面は、例えば圧電アクチュエータの平坦な接触面に対応して形成された工具収容部の接続面、固定部の接続面又は締付モジュールの接続面としての役割を担う。加えて、トランスデューサ本体部を設けること、並びに工具収容部及び固定部を統合することによって部材の点数が削減される。工具収容部及び固定部は、互いに対して、及び凹部内へ設けられる圧電アクチュエータに対して所定の相対位置を有している。これに対応して、例えばトランスデューサ及びこれに保持されたボンディング工具における曲げ振動として形成される超音波振動は正確である。
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明は、請求項１４の前提部分に関連して、圧電アクチュエータがその極性化方向に対して横方向に場の方向へ電場によって励起可能であるように、電極が圧電アクチュエータに位置決めされていること、並びに圧電アクチュエータが、励起によって、極性化方向及び場の方向で形成されたせん断面において超音波振動としてせん断運動を行うことを特徴としている。特に、このことにより、結果的に、トランスデューサが超音波振動を固有振動及び／又は曲げ振動として行うこととなる。例えば、超音波振動は、せん断面に対して垂直に配向された回転軸線周りになされる。
【００１５】
本発明の特別な利点は、本発明による圧電アクチュエータが小さくかつコンパクトに構成されており、そのためわずかな重量を有していることにある。この点では、ボンディングヘッド又は他の工具機械の収容部へのトランスデューサの取付時には、良好な動的特性及びわずかな重量が達成される。トランスデューサは、例えばボンディング装置において用いられることができる。例えば、トランスデューサは、超音波支援された部材のろう付け又は超音波支援された部材の洗浄に応用されることが可能である。
【００１６】
別の従属請求項及び以下の説明から、本発明の別の利点、特徴及び詳細が見て取れる。そこで言及される特徴は、それぞれ個々に又は任意の組合せにおいて本発明に本質的であり得る。本発明により記載された装置の特徴及び詳細は、当然、本発明によるトランスデューサに関連して重要であるとともに、またその逆も同様である。したがって、個々の本発明による態様についての開示に常に相互に関連され得る。図面は、単に本発明の明確化のためのものであり、限定的な特性を有するものではない。
【００１７】
以下に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１の実施形態における圧電アクチュエータを有する本発明によるトランスデューサの斜視図である。
【図２】励起された状態における図１によるトランスデューサについての振動の図示である。
【図３】図２による励起された状態における、図１によるトランスデューサの圧電アクチュエータの拡大図である。
【図４】第２の実施形態における本発明によるトランスデューサの斜視図である。
【図５】第３の実施形態における本発明によるトランスデューサの斜視図である。
【図６】第４の実施形態における本発明によるトランスデューサの斜視図である。
【図７】励起された状態における図６によるトランスデューサについての振動の図示である。
【図８】図７による励起された状態における、図６によるトランスデューサの圧電アクチュエータの拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明に基づく図１によるトランスデューサ１は、ボンディング装置のボンディングヘッドに固定される。ボンディングヘッドは、ボンディング装置の異なるアクチュエータを介して基板に関して位置決めされている。そして、本発明によるトランスデューサ１によって、ボンディングワイヤが基板に接合される。このために、トランスデューサ１の工具収容部３には長く延びたボンディング工具２が固定されており、このボンディング工具は、トランスデューサ１とは反対側において先細に形成されているとともに工具先端部１２を形成している。工具先端部１２の範囲では、ボンディングワイヤが位置決めされるとともに基板に対して押圧される。ボンディング工具２の固定のために、トランスデューサ１が工具収容部３を備えている。工具収容部３には、ネジ４を介して取外し可能にボンディング工具２が保持されている。圧電アクチュエータ５の励起は、圧電アクチュエータ５の対向する側に設けられた電極２０を介してなされる。
【００２０】
トランスデューサ１の一部として、孔７を有する固定部６が更に設けられている。固定部６は、トランスデューサ１をボンディング装置のボンディングヘッドに固定するのに寄与するものである。特に、適切な結合手段を用いてトランスデューサ１が固定部６の穴７の範囲でボンディングヘッドに保持される。一方では固定部６と他方では工具収容部３の間に圧電アクチュエータ５が設けられている。圧電アクチュエータ５は、直方体状に形成されている。この圧電アクチュエータ５は、対向する２つの側において平坦な設置面を備えている。圧電アクチュエータ５は、平坦な設置面で、一方では対応して形成された固定部６の接続面に接触し、他方では対応して形成された工具収容部３の接続面に接触する。圧電アクチュエータ５の、一方では工具収容部３との結合と、他方では固定部６との結合は、特に接着技術的に形成される。このために、圧電アクチュエータ５の対向する平坦な設置面は、工具収容部３あるいは固定部６の対応して形成された接続面と平坦に接着されている。
【００２１】
取り付けられた状態において、トランスデューサ１は、このトランスデューサ１の長手方向８がボンディングヘッドの回転軸線に対して平行に向くようにボンディング装置のボンディングヘッドに固定されている。加えて、最小の質量慣性モーメント１９の軸線がトランスデューサ１の長手方向８に対して平行に延在している。この限りでは、最小の質量慣性モーメント１９の軸線も、ボンディングヘッドの回転軸線に対して平行に向けられている。好ましくは、長手方向８に対して横方向に特定された、トランスデューサ１の最小の質量慣性モーメント１９の軸線とボンディングヘッドの回転軸線の間の間隔が小さい。特に好ましくは、最小の質量慣性モーメント１９の軸線がボンディングヘッドの回転軸線と同軸となっている。ボンディングヘッドにおけるトランスデューサ１の適当な位置決めにより、ボンディング装置の運動性能が改善される。特に、ボンディングヘッドが特に迅速に位置決めされ得るとともに、回転軸線周りに回転することができる。これに対応して、単位時間当たり多くのボンディング結合部を形成することができ、ボンディング装置の使用が経済的に有利である。
【００２２】
図２には、長手方向８へ延在するトランスデューサ１及びボンディング工具２の超音波振動をせん断面１８において励起する圧電アクチュエータ５が示されている。圧電アクチュエータ５あるいはその幾何形状上の中心は、好ましくは超音波振動の節点に位置決めされている。同様に、固定部６の孔７は、超音波振動の節点に設けられている。この点では、ボンディングヘッドへのトランスデューサ１の結合は、振動節点の範囲でなされる。同様に、好ましくは、ボンディング工具２が工具収容部３における振動節点の範囲に固定されており、ボンディング工具２の励起が回転式になされる。振動の腹は、ボンディング工具２の先端部１２に位置している。したがって、圧電アクチュエータ５によって励起され、トランスデューサ１によってボンディング工具２へ伝達される超音波振動は、ボンディング工具２の先端部１２に保持され、基板に対して押圧されるボンディングワイヤと基板の間の最大の相対運動を生じさせる。
【００２３】
孔７を介したトランスデューサ１の固定は、単なる例示である。本発明の不図示の代替的な実施形態によれば、トランスデューサ１はネジを介して固定されるか、又は工具機械の収容部に付着されるか、接着されるか、若しくは他の方法で固定されることが可能である。また、固定を振動節点の外部で行うように設定することも可能である。
【００２４】
本発明の不図示の代替的な実施形態によれば、ボンディング工具２を、超音波振動の振動節点の外部において工具収容部３に固定することが可能である。そして、ボンディング工具２の励起は、単に回転によってではなく、回転及び線形な振動によって行われる。線形な振動は、特にトランスデューサ１の長手方向８に対して横方向に向けられている。
【００２５】
図２に図示されたトランスデューサ１及びボンディング工具２の振動形態の励起のために、圧電アクチュエータ５は、図３に図示されているようにせん断面１８における超音波振動を実行する。圧電アクチュエータ５は、極性化方向９へ極性化されている。電場は、極性化方向９に対して垂直に場の方向１０へ圧電アクチュエータ５に接触する。電話の提供のために、圧電アクチュエータ５には電極２０が設けられている。極性化方向９への極性化と、これに対して横方向の接触した電場とにより、極性化方向９及び場の方向１０によって規定されたせん断面１８において超音波振動が実行される。特に、このことは、結果的にトランスデューサ１が固有振動あるいは曲げ振動として超音波振動を実行することにつながるものである。例えば、超音波振動は、せん断面１８に対して垂直に配向された回転軸線１１（２方向に相当）周りに行われる。せん断面１８における圧電アクチュエータ５のせん断運動は、トランスデューサ１及びボンディング工具２において超音波固有振動を形成する。ここでは、長手方向８がせん断面１８において延在しているか、あるいは極性化方向９が長手方向８において延在している。
【００２６】
図４によるトランスデューサ１の代替的な実施形態では、固定部６及び工具収容部３を備えたトランスデューサ本体部１４が設けられている。一体的に構成されたトランスデューサ本体部１４には凹部１５が設けられており、この収容部は、回転軸線１１の方向に延在する切通部の形式で形成されている。凹部１５には、一方で圧電アクチュエータ５が位置決めされている。さらに、クランプモジュール１３が凹部１５において設けられており、このクランプモジュールは、圧電アクチュエータ５を嵌合式にトランスデューサ本体部１４に結合するのに寄与するものである。このために、クランプモジュール１３は別々に図示されていないクランプ部分を備えており、これらクラン部分は、互いに相対運動可能に保持されているとともに、圧電アクチュエータ５が凹部１５に嵌合式に保持されるように固定されている。圧電アクチュエータ５によって実行されるせん断運動は、この点では公知のように、ボンディングワイヤと基板の間のボンディング結合部を形成するために用いられる超音波振動をトランスデューサ１及びボンディング工具２において励起する。
【００２７】
トランスデューサ本体部１４では、凹部１５の範囲に第１の脚部１６及び第２の脚部１７が設けられている。第１の脚部１６及び第２の脚部１７は、固定部６と工具収容部３を互いに結合するものである。これら脚部は、トランスデューサ１の長手方向８へ延在しているとともに、比較的可撓性に構成されている。特に、脚部１６，１７は、その対向する側で圧電アクチュエータ５に対して間隔をおいて設けられている。圧電アクチュエータ５の互いに対向する接触面は、一方では工具収容部３に接触し、他方では対応して形成されたクランプモジュール１３の接続面に接触する。クランプモジュール１３は、この点では圧電アクチュエータ５とトランスデューサ１の固定部６の間に設けられている。
【００２８】
本発明の不図示の代替的な実施形態によれば、クランプモジュール１３は、圧電アクチュエータ５とトランスデューサ１の工具収容部３の間に設けられることが可能である。凹部１５を省略することができ、脚部１６，１７は、直接圧電アクチュエータ５あるいは電極２０に接触することができるとともに、この電極に対して絶縁されていることが可能である。
【００２９】
図５による本発明の不図示の代替的な実施形態によれば、トランスデューサ１は、凹部１５内に設けられた２つの圧電アクチュエータ５を備えている。これら圧電アクチュエータ５は、せん断面１８において超音波振動としてのせん断運動を形成するように形成されている。これら圧電アクチュエータは、共にトランスデューサ１及びボンディング工具２の超音波振動を励起する。
【００３０】
これら圧電アクチュエータ５は、特に嵌合式に凹部１５において保持されている。例えば、圧電アクチュエータ５を凹部１５において嵌合式の収容するために、一方では圧電アクチュエータ５の製造に用いられる圧電セラミックの、他方では好ましくは金属材料で製造されるトランスデューサ本体部１４の異なる熱膨張係数が用いられる。
【００３１】
本発明によるトランスデューサ１の第４の実施形態が図６〜図８に示されている。トランスデューサ１はトランスデューサ本体部１４を有しており、このトランスデューサ本体部１４内には圧電アクチュエータ５が固定されている。極性化方向９は、トランスデューサ１の長手方向８に対して垂直に延在している。電場は長手方向８へ接触しており、すなわち、場の方向１０は長手方向８に対して平行となっている。
【００３２】
トランスデューサ本体部１４における圧電アクチュエータ５の固定は、トランスデューサ本体部１４の２つの側方の側面２１を介してなされる。例えば、圧電アクチュエータ５は、これら側面２１の間に挟まれている。例えば、圧電アクチュエータ５は、側面２１に接着されて設けられている。互いに対向する電極２０は２つの凹部１５に隣接して設けられており、これら凹部は、極性化方向９及び場の方向１０から拡がるせん断面１８におけるせん断振動の特性を促進するものである。
【００３３】
トランスデューサ本体部１４での工具２の固定のために、ここでは例示的にネジ４が省略される。例えば、トランスデューサ本体部１４の工具収容部３における工具２の固定は、挟み込むことでなされる。
【００３４】
本発明の明確化のために、図示の実施形態においてはトランスデューサ１の図示が本発明に本質的な態様及び特徴に限定されている。別の構成要素をトランスデューサ１に設けることが可能である。圧電アクチュエータ５は、原理的に図示されている。例えば、１つの圧電セラミックで形成された圧電アクチュエータ５を設けることが可能である。例えば、圧電アクチュエータ５は複数のディスク状の圧電セラミックを備えることが可能である。例えば、圧電アクチュエータ５を、圧電スタックアクチュエータの形式で形成することが可能である。
【００３５】
同一の部材及び部材機能は、同一の符号によって示されている。
【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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【国際調査報告】
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