(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方端側にキャピラリが取付けられ、他方端側に超音波振動子が取付けられた超音波ホーンと、この超音波ホーンを取付けたボンディングアームとを備えたワイヤボンディング装置において、前記超音波ホーンは、該超音波ホーンの軸心方向の２箇所に固定された２個のホーン支持部材を介して前記ボンディングアームに取付けられ、前記２個のホーン支持部材は、それぞれ前記超音波ホーンに対して該超音波ホーンの軸心方向の相対位置を調整可能に取付けられ、前記２個のホーン支持部材の内の一方は、前記ボンディングアームに対して前記超音波ホーンの軸心方向に位置を調整可能に取付けられていることを特徴とするワイヤボンディング装置。
【請求項２】
前記ホーン支持部材は樹脂材よりなることを特徴とする請求項１記載のワイヤボンディング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はワイヤボンディング装置に係り、特に超音波ホーンの支持構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のワイヤボンディング装置の超音波ホーン支持構造は、図３に示すような構造となっている。超音波ホーン１には、一方端側に図示しないワイヤが挿通されるキャピラリ２が取付けられ、他端部に超音波振動子３が固定されている。超音波ホーン１には、超音波振動の節部となる部分にフランジ部４が設けられ、フランジ部４は円筒状のホーン支持部５に接続されている。ホーン支持部５は、ボンディングアーム６に固定され、ボンディングアーム６は支軸７に固定されている。支軸７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。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ワイヤボンディング装置が高速になるに従って超音波ホーンの機械的な振動が大きくなる。特に超音波ホーンの上下動時における振動が問題となる。
【０００４】
従来技術においては、超音波ホーンは超音波振動の節部となる１か所で支持されているので、ホーン支持部の強度不足により、高速化によって生じる超音波ホーンの振動を抑制することができない。振動が発生すると、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。特に半導体装置のファインピッチ化により小さくなったボール径には対処できなくなる。
【０００５】
またフランジ部４は超音波ホーン１と一体となっている。超音波ホーン１は、その構造上周波数が超音波ホーン毎に異なるので、機械加工するフランジ部４の位置を周波数の節部に厳密に合わせることは困難である。節部位置とフランジ部４の位置にずれが生じた場合は、フランジ部４が振動して振動エネルギーの損失、所謂リークが発生し、ボンディング状態に関係ないエネルギーが消費される。これにより、インピーダンスが大きくなり、最適な周波数からずれて発振し、ボンディング品質を劣化させる。また不必要なパワーを注入しなければならず、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てボールの潰れ形状不良、ボールの剥がれ、下地損傷等が増える。
【０００６】
本発明の第１の課題は、キャピラリの上下動時の超音波ホーンの振動を減少させるワイヤボンディング装置を提供することにある。
【０００７】
本発明の第２の課題は、ホーン支持部からの超音波のリークを減少させ、また超音波振動の周波数に合わせてホーン支持部の位置を調整でき、これによってエネルギーの利用効率が上昇するワイヤボンディング装置を提供することにある。
【０００８】
【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第１の手段は、一方端側にキャピラリが取付けられ、他方端側に超音波振動子が取付けられた超音波ホーンと、この超音波ホーンを取付けたボンディングアームとを備えたワイヤボンディング装置において、前記超音波ホーンは、該超音波ホーンの軸心方向の２箇所に固定された２個のホーン支持部材を介して前記ボンディングアームに取付けられ、前記２個のホーン支持部材は、それぞれ前記超音波ホーンに対して該超音波ホーンの軸心方向の相対位置を調整可能に取付けられ、前記２個のホーン支持部材の内の一方は、前記ボンディングアームに対して前記超音波ホーンの軸心方向に位置を調整可能に取付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第２の手段は、上記第１の手段において、前記ホーン支持部材は樹脂材よりなることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態を図１により説明する。超音波ホーン１０には、一方端側に図示しないワイヤが挿通されるキャピラリ１１が取付けられ、他端部に超音波振動子１２が固定されている。この構造は従来と同様である。
【００１１】
超音波ホーン１０には、同じ構造よりなる２個のホーン支持部材２０Ａ、２０Ｂが固定されている。ホーン支持部材２０Ａ、２０Ｂには、超音波ホーン１０が嵌挿されるホーン穴２１Ａ、２１Ｂが形成され、ホーン穴２１Ａ、２１Ｂの下方は該ホーン穴２１Ａ、２１Ｂの直径より狭い幅の切欠き部２２Ａ、２２Ｂが形成されている。またホーン穴２１Ａ、２１Ｂに対応した一方の側面部に薄肉の弾性部２３Ａ、２３Ｂを形成するように、下面より上方に伸びたスリット２４Ａ、２４Ｂが設けられている。そこで、スリット２４Ａ、２４Ｂの外側部に螺合されたボルト２５Ａ、２５Ｂによる弾性部２３Ａ、２３Ｂの弾性変形によって超音波ホーン１０はホーン支持部材２０Ａ、２０Ｂに固定される。
【００１２】
ホーン支持部材２０Ａ、２０Ｂは、ボルト２６Ａ、２６Ｂによってボンディングアーム１３に固定され、ボルト２６Ａが挿入されるボンディングアーム１３の穴は超音波ホーン１０の軸方向に伸びた長穴（図示せず）となっている。ボンディングアーム１３は、従来と同様に支軸１５に固定され、支軸１５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。
【００１３】
このように、超音波ホーン１０は、ホーン支持部材２０Ａ、２０Ｂで２か所保持されているので、ホーン支持部の剛性が上がり、キャピラリ１１の上下動時に発生する振動を減少させることができる。振動が減少することにより、ボンディング中にボールに余計な力が掛からなくなり、ボールの潰れ形状が安定する。
【００１４】
またホーン支持部材２０Ａ、２０Ｂは超音波ホーン１０と別部材となっているので、超音波ホーン１０の超音波振動の節部にホーン支持部材２０Ａ、２０Ｂの位置を調整できる。この調整は次のようにして行う。先ず、ホーン支持部材２０Ｂに対して超音波ホーン１０の位置を調整する。この調整は、ホーン支持部材２０Ｂがボルト２６Ｂでボンディングアーム１３に固定された状態で、ボルト２５Ｂを緩める。これにより、弾性部２３Ｂがスリット２４Ｂ側に弾性変形し、ホーン支持部材２０Ｂに対して超音波ホーン１０の軸心方向の位置を変えることができる。超音波ホーン１０の節部にホーン支持部材２０Ｂが位置するように調整した後、ボルト２５Ｂを締め付ける。これにより、超音波ホーン１０は節部がホーン支持部材２０Ｂに固定される。
【００１５】
次に超音波ホーン１０に対してホーン支持部材２０Ａの軸心方向の位置を調整する。前記したように、超音波ホーン１０はホーン支持部材２０Ｂに固定されているので、ホーン支持部材２０Ａを移動させて調整する必要がある。ボルト２５Ａを緩めると、弾性部２３Ａがスリット２４Ａ側に弾性変形し、またボルト２６Ａを緩めると、ボルト２６Ａをボンディングアームに設けた図示しない長穴に沿って移動させることができる。超音波ホーン１０の節部にホーン支持部材２０Ａが位置するように調整した後、ボルト２５Ａ、ボルト２６Ａを締め付ける。これにより、ホーン支持部材２０Ａはボンディングアーム１３に固定されると共に、超音波ホーン１０の節部に固定される。
【００１６】
このように、ホーン支持部材２０Ａ、２０Ｂは超音波ホーン１０と別部材となっており、またホーン支持部材２０Ａ、２０Ｂと超音波ホーン１０は相対的位置が調整可能となっているので、ホーン支持部材２０Ａ、２０Ｂの位置を超音波ホーン１０の節部の位置に合わせることができる。これにより、ホーン支持部材２０Ａ、２０Ｂからのリークする超音波振動エネルギーを減らすことができると共に、最適な周波数で発振させることができ、ボンディング品質の向上が図れる。またホーン支持部材２０Ａ、２０Ｂは超音波ホーン１０と別材質とすることができるので、例えばエンジニアリングプラスチック等のように超音波振動エネルギーが損失しにくい物質を使用すると、更にリークを減らすことができる。
【００１７】
図２は本発明の他の実施の形態を示す。ホーン支持部材２０Ａ、２０Ｂを超音波ホーン１０に固定する構造が異なるのみで、その他の構造は前記実施の形態と同じである。ホーン支持部材２０Ａ、２０Ｂには、ホーン穴２１Ａ、２１Ｂに対応した底面部分が薄肉で、この薄肉部が弾性部３０Ａ、３０Ｂを有するように、ホーン支持部材２０Ａ、２０Ｂの側面よりホーン穴２１Ａ、２１Ｂにスリット３１Ａ、３１Ｂを設け、このスリット３１Ａ、３１Ｂをボルト３２Ａ、３２Ｂで締め付けるようになっている。このような構造でも、前記実施の形態と同様の効果が得られる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明は、一方端側にキャピラリが取付けられ、他方端側に超音波振動子が取付けられた超音波ホーンと、この超音波ホーンを取付けたボンディングアームとを備えたワイヤボンディング装置において、前記超音波ホーンは、該超音波ホーンの軸心方向の２箇所に固定された２個のホーン支持部材を介して前記ボンディングアームに取付けられ、前記２個のホーン支持部材は、それぞれ前記超音波ホーンに対して該超音波ホーンの軸心方向の相対位置を調整可能に取付けられ、前記２個のホーン支持部材の内の一方は、前記ボンディングアームに対して前記超音波ホーンの軸心方向に位置を調整可能に取付けられているので、キャピラリの上下動時の超音波ホーンの振動を減少させさせる。またホーン支持部からの超音波のリークを減少させ、更に超音波振動の周波数に合わせてホーン支持部の位置を調整でき、これによってエネルギーの利用効率が上昇する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のワイヤボンディング装置の一実施の形態を示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）はＡ−Ａ線断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ線断面図である。
【図２】本発明のワイヤボンディング装置の他の実施の形態を示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）はＣ−Ｃ線断面図、（ｃ）はＤ−Ｄ線断面図である。
【図３】従来のワイヤボンディング装置の縦断面図である。
【符号の説明】
１０    超音波ホーン
１１    キャピラリ
１２    超音波振動子
１３    ボンディングアーム
２０Ａ、２０Ｂ    ホーン支持部材
２３Ａ、２３Ｂ    弾性部
２４Ａ、２４Ｂ    スリット
２５Ａ、２５Ｂ    ボルト
２６Ａ、２６Ｂ    ボルト
３０Ａ、３０Ｂ    弾性部
３１Ａ、３１Ｂ    スリット
３２Ａ、３２Ｂ    ボルト
【図１】
0003802284.tif 000002
【図２】
0003802284.tif 000003
【図３】
0003802284.tif 000004