(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤが挿通されるキャピラリを一方端に取付けたホーン本体と、このホーン本体に取付けた振動子とを具備する超音波ホーンを備えたワイヤボンデイング装置において、前記ホーン本体は、該ホーン本体の軸心に沿って２個以上の溝が形成され、前記溝部分の断面は、十字形状、Ｘ字形状、Ｙ字形状、Ｈ字形状であることを特徴とするワイヤボンデイング装置。
【請求項２】
ワイヤが挿通されるキャピラリを一方端に取付けたホーン本体と、このホーン本体に取付けた振動子とを具備する超音波ホーンを備えたワイヤボンデイング装置において、前記ホーン本体は、該ホーン本体の軸心に沿って２個以上の溝が形成され、前記溝部分は、振動節に当たる部分から振動節に当たる部分に設けられていることを特徴とするワイヤボンデイング装置。
【請求項３】
ワイヤが挿通されるキャピラリを一方端に取付けたホーン本体と、このホーン本体に取付けた振動子とを具備する超音波ホーンを備えたワイヤボンデイング装置において、前記ホーン本体は、該ホーン本体の軸心に沿って２個以上の溝が形成され、前記溝部分の断面は、十字形状、Ｘ字形状、Ｙ字形状、Ｈ字形状であり、前記溝部分は、振動節に当たる部分から振動節に当たる部分に設けられていることを特徴とするワイヤボンデイング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はワイヤボンデイング装置に係り、特にワイヤが挿通されるキャピラリを一方端に取付けたホーン本体と、このホーン本体に取付けた振動子とを具備する超音波ホーンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７に示すように、ワイヤボンデイング装置の超音波ホーン１は、図示しないワイヤが挿通されるキャピラリ２を一方端に取付けたホーン本体３と、このホーン本体３の他方端にねじ結合された振動子４とからなっている。ホーン本体３の後端側には、図示しないボンディングアームに固定されるフランジ部５が形成されている。振動子４は、ホーン本体３の後端部にねじ結合される振動発生源取付け軸６と、この振動発生源取付け軸６に嵌挿された絶縁パイプ７と、ドウナツ形の電歪素子又は磁歪素子を絶縁パイプ７に嵌挿して数枚積層した振動発生源８と、振動発生源取付け軸６にねじ結合して振動発生源８を締め付けるナット９とからなっている。なお、この種の超音波ホーン１を備えたワイヤボンディング装置として、例えば特許第３１２８７１５号が挙げられる。
【０００３】
そこで、振動発生源８の振動が超音波ホーン１全体に伝わって超音波ホーン１の中で定在波の振動を作り、キャピラリ２に必要なエネルギーを供給する。無負荷の状態（ワイヤボンデイングしていない状態）では、エネルギーは安定した状態で蓄えられており、精巧に作られた超音波ホーン１ではフランジ部５に節ができるような寸法になっているので、超音波ホーン１を図示しないボンディングアームに取付けた状態でもフランジ部５の運動は小さく損失が少ない。この無負荷の状態では、超音波ホーン１は音叉のように動作する。振動発生源８は、通常定電流駆動などにより振幅が規定の値になるように駆動されている。キャピラリ２を通してワイヤボンデイングのためにエネルギーが使われると、電流を加えて均衡に必要なエネルギーを振動発生源８に送り込む。このようにして超音波を利用したワイヤボンデイングが行なわれる。
【０００４】
一般に、超音波ホーン１は鉄鋼材料によって形成されている。このため、慣性モーメントが大きく、ボンディング動作が高速化されてくると、キャピラリ２がペレットやリードの被ボンディング部材に当接した時の衝撃荷重が大きくなり、被ボンディング部材を破損させる恐れがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来、慣性モーメントを小さくでき、被ボンディング部材に対する衝撃荷重の軽減を図ったワイヤボンディング装置として、例えば特開平８−２４１９０８号公報が挙げられる。このワイヤボンディング装置は、超音波ホーンの回転軸の軸心と超音波ホーンの長さ方向中心軸との軸間距離を近接させることにより、慣性モーメントを小さくしている。また超音波ホーンを支持する支持部材を軽金属材料によって形成することにより、回転軸の駆動源として小さい出力のモータで駆動できるようにしている。しかし、かかる手段によっても、慣性モーメント及び衝撃荷重の軽減には限度があった。
【０００６】
本発明の課題は、慣性モーメント及び衝撃荷重の大幅な低減が図れ、ボンディング動作の高速化及び超音波ホーンの上下駆動の容易化等を一層向上させるとができるワイヤボンデイング装置を提供することにある。この課題を解決する手段の特性は、軽荷重により小ボールを形成するファインピッチボンデイングにおいて安定した好ましい結果をもたらす。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の請求項１の手段は、ワイヤが挿通されるキャピラリを一方端に取付けたホーン本体と、このホーン本体に取付けた振動子とを具備する超音波ホーンを備えたワイヤボンデイング装置において、前記ホーン本体は、該ホーン本体の軸心に沿って２個以上の溝が形成され、前記溝部分の断面は、十字形状、Ｘ字形状、Ｙ字形状、Ｈ字形状であることを特徴とする。
【０００８】
上記課題を解決するための本発明の請求項２の手段は、ワイヤが挿通されるキャピラリを一方端に取付けたホーン本体と、このホーン本体に取付けた振動子とを具備する超音波ホーンを備えたワイヤボンデイング装置において、前記ホーン本体は、該ホーン本体の軸心に沿って２個以上の溝が形成され、前記溝部分は、振動節に当たる部分から振動節に当たる部分に設けられていることを特徴とする。
【０００９】
上記課題を解決するための本発明の請求項３の手段は、ワイヤが挿通されるキャピラリを一方端に取付けたホーン本体と、このホーン本体に取付けた振動子とを具備する超音波ホーンを備えたワイヤボンデイング装置において、前記ホーン本体は、該ホーン本体の軸心に沿って２個以上の溝が形成され、前記溝部分の断面は、十字形状、Ｘ字形状、Ｙ字形状、Ｈ字形状であり、前記溝部分は、振動節に当たる部分から振動節に当たる部分に設けられていることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施の形態を図１により説明する。なお、図７と同じ又は相当部材には同一符号を付し、その説明は省略する。ホーン本体３には、キャピラリ２の取付け部近傍からフランジ部５に至る部分の断面が十字形状に形成されている。即ち、ホーン本体３は、軸心１０を中心として左右対称で、かつ軸心１０より上下及び左右に突起部１１、１２及び１３、１４を有するように、溝１５、１６、１７、１８が軸心１０に沿って形成されている。なお、溝１５、１６、１７、１８は、超音波ホーン１のキャピラリ２側の振動節２０からフランジ部５の振動節２１まで形成されている。
【００１２】
このように、ホーン本体３は溝１５、１６、１７、１８が形成されて軽量化されているので、慣性モーメントが著しく低減し、衝撃荷重の大幅な軽減が図れると共に、ボンディング動作の高速化が図れる。また超音波ホーン１が軽量化されることにより、超音波ホーン１を上下駆動させるモータのトルクの低減が図れ、上下方向の動作の安定度が向上し、ボンダビリティが安定する。また左右の突起部１３、１４により剛性が確保され、上下の突起部１１、１２によりホーン本体３に加わる衝撃にも充分に耐えられる。即ち、超音波ホーン１は、剛性を維持しながら大幅な軽量化が図れる。またキャピラリ２側の振動節２０から溝１５、１６、１７、１８を形成することにより、超音波振動伝達時における振動節２０の位置が安定し、ボンダビリティが安定する。
【００１３】
本発明の第２の実施の形態を図２に示す。なお、前記実施の形態と同じ又は相当部分には同一符号を付し、その説明は省略する。前記実施の形態は、溝１５、１６、１７、１８をホーン本体３のほぼ全体、即ちキャピラリ２側の振動節２０からフランジ部５の振動節２１まで形成した。本実施の形態は、キャピラリ２側の振動節２０からフランジ部５の振動節２１に至る途中の振動節２２までに形成した。このように形成しても前記実施の形態と同様の効果が得られる。またキャピラリ２側の振動節２０から振動節２２までに溝１５、１６、１７、１８を形成することにより、超音波振動伝達時における振動節２０の位置が安定し、ボンダビリティが安定する。
【００１４】
本発明の第３の実施の形態を図３に示す。本実施の形態は、前記実施の形態の変形例である。図３（ａ）は、上下の突起部１１、１２が左右の突起部１３、１４より幅広となっている。図３（ｂ）は、左右の突起部１３、１４が上下の突起部１１、１２より幅広となっている。図３（ｃ）は、溝１５、１６、１７、１８が円弧状となっている。図３（ｄ）は、溝１５、１６、１７、１８を上下左右に形成し、突起部１１、１２、１３、１４をＸ字形状に形成したものである。このように、十字形状の変形形状又はＸ字形状でも前記実施の形態と同様の効果が得られる。
【００１５】
本発明の第４、第５及び第６の実施の形態を図４、図５及び図６に示す。これらの実施の形態は、溝の数が異なる場合を示す。前記各実施の形態は、４個の溝１５、１６、１７、１８を形成し、４個の突起部１１、１２及び１３、１４が十字形状又は十字類似形状よりなっている。図４の第４の実施の形態は、２個の溝３０、３１又は３２、３３が形成されている。図５の第５の実施の形態は、３個の溝５０、５１、５２又は５３、５４、５５が形成されている。図６の第６の実施の形態は、５個以上の溝の一例で、８個の溝７０〜７７又は８０〜８７が形成されている。以下、これらの実施の形態について説明する。
【００１６】
図４の第４の実施の形態は、ホーン本体３の左右側面に円弧状の溝３０、３１又は角状の溝３２、３３を形成し、上下に突起部４０、４１又は４２、４３が設けられている。従って、本実施の形態においてもホーン本体３は左右対称となっている。本実施の形態も前記実施の形態と同様に、溝３０、３１又は３２、３３によってホーン本体３の軽量化が図れる。また剛性及び耐久性についても、軸心１０より垂直に伸びた垂直部４４又は４５と上下の突起部４０、４１又は４２、４３によって維持され、前記各実施の形態と同様の効果が得られる。
【００１７】
図５の第５の実施の形態は、Ｙ字形状の３個の突起部６０、６１、６２又は逆Ｙ字形状の３個の突起部６３、６４、６５よりなっており、３個の突起部６０、６１、６２又は６３、６４、６５の内、１つの突起部６０又は６３は、軸心１０より下方又は上方に伸びている。また突起部６１、６２又は６４、６５は、水平よりほぼ４５度の角度で上方又は下方に伸びている。即ち、図５（ａ）の場合には、上方の溝５０と左右の溝５１、５２によって突起部６０、６１、６２が形成され、図５（ｂ）の場合には、下方の溝５３と突起部１３、１４の溝５４、５５によって突起部６３、６４、６５が形成されている。従って、本実施の形態においてもホーン本体３は左右対称となっている。
【００１８】
本実施の形態も前記実施の形態と同様に、溝５０、５１、５２又は５３、５４、５５によってホーン本体３の軽量化が図れる。また剛性及び耐久性についても、垂直の突起部６０又は６３と、斜め方向に伸びたＶ字状又は逆Ｖ字状の突起部６１、６２又は６４、６５によって維持され、前記各実施の形態と同様の効果が得られる。
【００１９】
図６の第６の実施の形態は、８個の円弧状の溝７０〜７７又は三角状の溝８０〜８７を形成している。従って、本実施の形態においてもホーン本体３は左右対称となっている。本実施の形態は溝の数が多いので、ホーン本体３の軽量化の点については前記実施の形態ほどではないが、軽量化が図れる。また剛性及び耐久性については充分に得られる。
【００２０】
また溝部分の断面形状は、左右及び上下対称形状が最も好ましいが、左右のみ対称形状であっても、上下のみ対称形状であってもよい。また少なくとも１個の突起部は、軸心１０より上方又は下方に伸びている方が剛性及び耐久性の点で好ましい。また溝の数は特に限定されるものではないが、溝が多くなればなるほど軽量化については好ましくなく、２乃至６個が最も好ましい。
【００２１】
【発明の効果】
本発明は、ワイヤが挿通されるキャピラリを一方端に取付けたホーン本体と、このホーン本体に取付けた振動子とを具備する超音波ホーンを備えたワイヤボンデイング装置において、前記ホーン本体は、該ホーン本体の軸心に沿って２個以上の溝が形成された形状であるので、慣性モーメント及び衝撃荷重の大幅な低減が図れ、ボンディング動作の高速化及び超音波ホーンの上下駆動の容易化等を一層向上させるとができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明になるワイヤボンデイング装置の超音波ホーン部分の第１の実施の形態を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は振動節の説明図、（ｄ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図２】本発明になるワイヤボンデイング装置の超音波ホーン部分の第２の実施の形態を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は振動節の説明図、（ｄ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】本発明になるワイヤボンデイング装置の超音波ホーン部分の第３の実施の形態を示し、図１（ｄ）と同様の断面図である。
【図４】本発明になるワイヤボンデイング装置の超音波ホーン部分の第４の実施の形態を示し、図１（ｄ）と同様の断面図である。
【図５】本発明になるワイヤボンデイング装置の超音波ホーン部分の第５の実施の形態を示し、図１（ｄ）と同様の断面図である。
【図６】本発明になるワイヤボンデイング装置の超音波ホーン部分の第６の実施の形態を示し、図１（ｄ）と同様の断面図である。
【図７】従来のワイヤボンデイング装置の超音波ホーン部分の１例を示し、（ａ）は一部断面側面図、（ｂ）は正面図である。
【符号の説明】
１    超音波ホーン
２    キャピラリ
３    ホーン本体
４    振動子
５    フランジ部
１０    軸心
１１〜１４、４０〜４３、６０〜６５    突起部
１５〜１８、３０〜３３、５０〜５５、７０〜７７、８０〜８７  溝
【図１】
0003742332.tif 000002
【図２】
0003742332.tif 000003
【図３】
0003742332.tif 000004
【図４】
0003742332.tif 000005
【図５】
0003742332.tif 000006
【図６】
0003742332.tif 000007
【図７】
0003742332.tif 000008