JP3487162B2 - Bonding tools and bonding equipment - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品などの接
合物を基板の電極などの被接合面にボンディングするボ
ンディングツールおよびボンディング装置に関するもの
である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a bonding tool and a bonding apparatus for bonding a bonded article such as an electronic component to a surface to be bonded such as an electrode of a substrate.
【0002】[0002]
【従来の技術】電子部品などの接合物を基板の電極など
の被接合面にボンディングする方法として、超音波圧接
を用いる方法が知られている。この方法は、接合物を被
接合面に対して押圧しながら接合物に超音波振動を与
え、接合面を微小に振動させて摩擦を生じさせることに
より接合面を密着させるものである。この方法に用いら
れるボンディングツールは、振動発生源である超音波振
動子の振動を接合物に伝達させる細長形状の棒体である
ホーンを有しており、ホーンに生じる振動の定在波の節
に相当する部分を固定し、最も振幅の大きい腹に相当す
る部分を接合物に押し当てて振動を有効に利用するよう
になっている。2. Description of the Related Art As a method of bonding a bonded article such as an electronic component to a surface to be bonded such as an electrode of a substrate, a method using ultrasonic pressure welding is known. In this method, ultrasonic vibration is applied to the bonded object while pressing the bonded object against the surfaces to be bonded, and the bonded surface is vibrated minutely to generate friction, thereby bringing the bonded surfaces into close contact. The bonding tool used in this method has a horn that is an elongated rod body that transmits the vibration of the ultrasonic oscillator, which is the vibration source, to the bonded object. The part corresponding to is fixed, and the part corresponding to the antinode having the largest amplitude is pressed against the joint to effectively use the vibration.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところで、超音波振動
子はホーンの端部に取付けられ、ホーンの長手方向の振
動、すなわち縦振動をホーンに対して伝えるものであ
る。そしてこの縦振動を効率よく接合物に伝達させるた
めに、ホーンの形状は超音波振動子が取付けられる端部
から、接合物に押し当照られる中央部に向って棒体の断
面積をテーパ状に減少させた形状となっており、この形
状によって縦振動の振幅が増幅されて接合物に伝達され
る。すなわち、超音波振動を効率良く利用するためには
ホーンの端部と中央部の断面積比を大きくすることが必
要とされる。By the way, the ultrasonic transducer is attached to the end portion of the horn and transmits the vibration in the longitudinal direction of the horn, that is, the longitudinal vibration to the horn. And in order to efficiently transmit this longitudinal vibration to the joint, the shape of the horn is such that the cross-sectional area of the rod is tapered from the end where the ultrasonic transducer is attached to the center where it is pressed against the joint. It has a reduced shape, and the amplitude of the longitudinal vibration is amplified by this shape and transmitted to the joint. That is, in order to efficiently use ultrasonic vibration, it is necessary to increase the cross-sectional area ratio between the end portion and the central portion of the horn.
【0004】しかしながら断面積が急激に変化するよう
な形状では前述の増幅効果が得られないことから、従来
のボンディングツールのホーンでは、増幅効果を得るた
めに断面積比を大きくしようとすればホーン全体の長さ
寸法を大きくせざるを得ず、この結果ボンディングツー
ルの幅が増大することとなっていた。このように、従来
のボンディングツールは、超音波振動を効率よく利用し
ようとすればホーンが大型化して装置のコンパクト化を
阻害するという問題点があった。However, since the above-described amplification effect cannot be obtained in a shape in which the cross-sectional area changes abruptly, in the conventional bonding tool horn, if the cross-sectional area ratio is increased to obtain the amplification effect, the horn is required. Inevitably, the entire length dimension must be increased, resulting in an increase in the width of the bonding tool. As described above, the conventional bonding tool has a problem that if the ultrasonic vibration is used efficiently, the horn becomes large and hinders downsizing of the device.
【0005】そこで本発明は、コンパクトで振動を効率
よく利用することができるボンディングツールおよびこ
のボンディングツールを用いたボンディング装置を提供
することを目的とする。Therefore, an object of the present invention is to provide a bonding tool which is compact and can efficiently utilize vibration, and a bonding apparatus using this bonding tool.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】請求項1記載のボンディ
ングツールは、荷重と振動を接合物に作用させながらこ
の接合物を被接合面に圧着するボンディングツールであ
って、細長形状のホーンと、このホーンに縦振動を付与
する振動子と、前記ホーンの縦振動の定在波の腹に相当
する位置にあってこのホーンから縦振動の方向と略直交
する方向に略対称形状で突出した突出部を有し、更に前
記ホーンに真空吸着用の内孔を形成し、この内孔の一端
を前記突出部の一端部に開口させて前記接合物の吸着孔
とするとともに、内孔の他端を開口させて吸引孔とし、
この吸引孔に当接して吸引装置により吸引される吸着パ
ッドを設け、前記突出部の一端部を前記接合物に押し当
てて前記荷重と振動を接合物に作用させるようにした。A bonding tool according to claim 1 is a bonding tool for crimping a bonded object to a surface to be bonded while applying load and vibration to the bonded object, and an elongated horn, An oscillator that imparts longitudinal vibration to this horn, and a protrusion that protrudes from this horn in a substantially symmetrical shape in a direction substantially orthogonal to the longitudinal vibration direction at a position corresponding to the antinode of the standing wave of the longitudinal vibration of the horn. It has a part, further pre
An inner hole for vacuum suction is formed on the horn, and one end of this inner hole is formed.
To the one end of the protrusion so that the adsorbing hole for the joint is formed.
In addition, the other end of the inner hole is opened to form a suction hole,
A suction pad that comes into contact with this suction hole and is sucked by the suction device
A pad is provided, and one end of the protrusion is pressed against the bonded article so that the load and vibration act on the bonded article.
【0007】請求項2記載のボンディングツールは、請
求項1記載のボンディングツールであって、前記腹に相
当する位置からホーンの両端側へ向かって等距離隔てら
れた縦振動の定在波の節に相当する位置に前記ホーンを
固定するための固定部をこのホーンと一体的に設けた。According to a second aspect of the present invention, there is provided a bonding tool according to the first aspect, wherein a node of a standing wave of longitudinal vibration is equidistantly spaced from the position corresponding to the antinode toward both ends of the horn. The fixing portion for fixing the horn is provided integrally with the horn at a position corresponding to the above.
【0008】請求項3記載のボンディング装置は、荷重
と振動を接合物に作用させながらこの接合物を被接合面
に圧着するボンディング装置であって、細長形状のホー
ンと、このホーンに縦振動を付与する振動子と、前記ホ
ーンの縦振動の定在波の腹に相当する位置にあってこの
ホーンから縦振動の方向と略直交する方向に略対称形状
で突出した突出部を有し、更に前記ホーンに真空吸着用
の内孔を形成し、この内孔の一端を前記突出部の一端部
に開口させて前記接合物の吸着孔とするとともに、内孔
の他端を開口させて吸引孔とし、この吸引孔に当接して
吸引装置により吸引される吸着パッドを設けたボンディ
ングツールと、前記突出部の一端部を前記接合物に押し
当てて、この接合物を被接合面に押圧する押圧手段とを
備えた。A bonding apparatus according to a third aspect of the present invention is a bonding apparatus that press-bonds a bonded object to a surface to be bonded while applying load and vibration to the bonded object, and has an elongated horn, and longitudinal vibration is applied to the horn. possess a vibrator imparting to, a protruding portion protruding substantially symmetrical shape of the longitudinal vibration in a position corresponding to the antinode of the standing wave from the horn in the direction direction substantially perpendicular of the longitudinal vibration of the horn, further For vacuum suction on the horn
An inner hole is formed, and one end of this inner hole is connected to one end of the protrusion.
To form a suction hole for the joint,
Open the other end of the to make a suction hole, and touch the suction hole.
A bonding tool provided with a suction pad that is sucked by a suction device, and a pressing unit that presses one end of the protruding portion against the bonded object and presses the bonded object against a surface to be bonded. It was
【0009】請求項4記載のボンディング装置は、請求
項3記載のボンディング装置であって、前記押圧手段
は、前記腹に相当する位置からホーンの両端側へ向かっ
て等距離隔てられた縦振動の定在波の節に相当する位置
を介して押圧力を前記ホーンに伝達するようにした。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the bonding apparatus according to the third aspect, wherein the pressing means is provided with a longitudinal vibration that is equidistant from both ends of the horn from a position corresponding to the antinode. The pressing force is transmitted to the horn through the position corresponding to the node of the standing wave.
【0010】各請求項記載の発明によれば、ボンディン
グツールのホーンの縦振動の定在波の腹に相当する位置
にあってホーンから縦振動の方向と略直交する方向に突
出した突出部を有し、この突出部の一端部を接合物に押
し当てて振動を伝達することにより、突出部に生じる曲
げ振動が重畳されて振幅が増幅された振動を接合物に伝
えることができ、振動の利用効率を向上させることがで
きる。According to the invention described in each of the claims, a protrusion protruding from the horn in a direction substantially orthogonal to the longitudinal vibration direction is provided at a position corresponding to the antinode of the standing wave of the longitudinal vibration of the horn of the bonding tool. By having one end of the protruding portion pressed against the joint and transmitting the vibration, it is possible to transmit the vibration in which the bending vibration generated in the protruding portion is superimposed and the amplitude is amplified to the joint. Utilization efficiency can be improved.
【0011】[0011]
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。図1は本発明の一実施の形態のバン
プ付電子部品のボンディング装置の正面図、図2は同バ
ンプ付電子部品のボンディングツールの斜視図、図3
(a)は同バンプ付電子部品のボンディングツールの正
面図、図3(b)は同バンプ付電子部品のボンディング
ツールの平面図、図4は同バンプ付電子部品のボンディ
ングツールの部分斜視図である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a front view of a bonding apparatus for bumped electronic components according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view of a bonding tool for bumped electronic components, and FIG.
3A is a front view of the bonding tool for the electronic component with bumps, FIG. 3B is a plan view of the bonding tool for the electronic component with bumps, and FIG. 4 is a partial perspective view of the bonding tool for the electronic component with bumps. is there.
【0012】まず、図1を参照してバンプ付電子部品の
ボンディング装置の全体構造を説明する。1は支持フレ
ームであって、その前面には第1昇降板2と第2昇降板
3が昇降自在に設けられている。第1昇降板2にはシリ
ンダ4が装着されており、そのロッド5は第2昇降板3
に結合されている。第2昇降板3にはボンディングヘッ
ド10が装着されている。支持フレーム1の上面にはZ
軸モータ6が設けられている。Z軸モータ6は垂直な送
りねじ7を回転させる。送りねじ7は第1昇降板2の背
面に設けられたナット8に螺合している。したがってZ
軸モータ6が駆動して送りねじ7が回転すると、ナット
8は送りねじ7に沿って上下動し、第1昇降板2や第2
昇降板3も上下動する。First, the overall structure of a bonding apparatus for electronic components with bumps will be described with reference to FIG. Reference numeral 1 denotes a support frame, on the front surface of which a first elevating plate 2 and a second elevating plate 3 are vertically movable. A cylinder 4 is mounted on the first lift plate 2, and a rod 5 of the cylinder 4 is mounted on the second lift plate 3.
Is bound to. A bonding head 10 is attached to the second lift plate 3. Z is on the upper surface of the support frame 1.
A shaft motor 6 is provided. The Z-axis motor 6 rotates the vertical feed screw 7. The feed screw 7 is screwed into a nut 8 provided on the back surface of the first elevating plate 2. Therefore Z
When the shaft motor 6 is driven and the feed screw 7 rotates, the nut 8 moves up and down along the feed screw 7 to move the first lift plate 2 and the second lift plate 2.
The lift plate 3 also moves up and down.
【0013】図1において、被接合面としての基板32
は基板ホルダ34上に載せられており、基板ホルダ34
はテーブル35上に載せられている。テーブル35は可
動テーブルであって、基板32をX方向やY方向へ水平
移動させ、基板32を所定の位置に位置決めする。In FIG. 1, a substrate 32 as a surface to be joined is shown.
Is placed on the substrate holder 34, and the substrate holder 34
Is placed on the table 35. The table 35 is a movable table and horizontally moves the substrate 32 in the X direction and the Y direction to position the substrate 32 at a predetermined position.
【0014】42はカメラであって、一軸テーブル43
に装着されている。44はカメラ42から前方へ延出す
る鏡筒である。カメラ42を一軸テーブル43に沿って
前進させ、鎖線で示すように鏡筒44の先端部をボンデ
ィングツール14の下面に吸着して保持された接合物と
してのバンプ付き電子部品30と基板32の間に位置さ
せ、その状態でバンプ付き電子部品30と基板32の位
置をカメラ42で観察する。そしてこの観察結果により
バンプ付き電子部品30と基板32の相対的な位置ずれ
を検出する。検出された位置ずれは、テーブル35を駆
動して基板32をX方向やY方向へ水平移動させること
により補正し、これによりバンプ付き電子部品30と基
板32の位置合わせがなされる。Reference numeral 42 denotes a camera, which is a uniaxial table 43.
Is attached to. A lens barrel 44 extends forward from the camera 42. The camera 42 is moved forward along the uniaxial table 43, and the tip end of the lens barrel 44 is adsorbed and held on the lower surface of the bonding tool 14 as shown by a chain line, and between the bumped electronic component 30 and the substrate 32. Then, the positions of the bumped electronic component 30 and the substrate 32 are observed by the camera 42 in this state. Then, the relative displacement between the electronic component with bump 30 and the substrate 32 is detected based on this observation result. The detected positional deviation is corrected by driving the table 35 to horizontally move the substrate 32 in the X direction and the Y direction, whereby the electronic component with bumps 30 and the substrate 32 are aligned.
【0015】図1において、50は主制御部であり、モ
ータ駆動部51を介してZ軸モータ6を制御し、またテ
ーブル制御部52を介してテーブル35を制御し、また
認識部53を介してカメラ42に接続されている。また
押圧手段としてのシリンダ4は荷重制御部54を介して
主制御部50に接続されており、シリンダ4のロッド5
の突出力すなわちボンディングツール14でバンプ付き
電子部品30を基板32に押し付ける押圧荷重が制御さ
れる。In FIG. 1, reference numeral 50 is a main control unit, which controls the Z-axis motor 6 via a motor drive unit 51, controls the table 35 via a table control unit 52, and also recognizes a unit 53. Connected to the camera 42. Further, the cylinder 4 as the pressing means is connected to the main control unit 50 via the load control unit 54, and the rod 5 of the cylinder 4 is connected.
Of the bump output, that is, the bonding tool 14 controls the pressing load for pressing the bumped electronic component 30 against the substrate 32.
【0016】ボンディングヘッド10の本体11の下端
部にはホルダ12が結合されている。ホルダ12にはブ
ロック13が装着され、ブロック13にはボンディング
ツール14が固定されている。以下、図2〜図4を参照
してブロック13およびボンディングツール14につい
て説明する。A holder 12 is connected to the lower end of the main body 11 of the bonding head 10. A block 13 is attached to the holder 12, and a bonding tool 14 is fixed to the block 13. The block 13 and the bonding tool 14 will be described below with reference to FIGS.
【0017】図2に示すように、ボンディングツール1
4のホーン15は細長形状の棒状体であり、側面にはホ
ーン15の中央から等距離隔てられた4ヶ所にリブ15
aがホーン15と一体的に設けられている。ボンディン
グツール14は、リブ15aによってブロック13の下
面に固定されている。すなわち、リブ15aはホーン1
5を固定する固定部となっている。As shown in FIG. 2, the bonding tool 1
The horn 15 of No. 4 is an elongated rod-shaped body, and ribs 15 are provided on four side surfaces equidistantly from the center of the horn 15.
a is provided integrally with the horn 15. The bonding tool 14 is fixed to the lower surface of the block 13 by the rib 15a. That is, the rib 15a is the horn 1
It is a fixing part for fixing 5.
【0018】ボンディングツール14の中央部の下面に
は、バンプ付き電子部品30を真空吸着して保持する突
出形状の突出部15eが設けられ、この突出部15eの
下面は電子部品吸着用の吸着面15fとなっている。吸
着面15fにはホーン15に設けられた真空吸引用の内
孔16の一端が開口して吸着孔16aを形成している。
内孔16の他端はホーン15の上面のリブ15aの位置
に開口して吸引孔16bを形成している。On the lower surface of the central portion of the bonding tool 14, there is provided a protruding portion 15e having a protruding shape for holding the electronic component 30 with bumps by vacuum suction. The lower surface of the protruding portion 15e is a suction surface for sucking the electronic component. It is 15f. One end of an inner hole 16 for vacuum suction provided in the horn 15 is opened on the suction surface 15f to form a suction hole 16a.
The other end of the inner hole 16 is opened at the position of the rib 15a on the upper surface of the horn 15 to form a suction hole 16b.
【0019】ボンディングツール14の中央部の上面に
は、突出部15eとほぼ対称に突出部15gが形成され
ている。この突出部15gは、ホーン15の中心軸に対
する質量や剛性の偏心を極力小さくしてホーン15に生
じる横振動(ホーン15の長さ方向と直交する方向の振
動)を生じにくくするものである。ホーン15が横振動
を起こすと、吸着面15fはその面と垂直な方向、すな
わち上下方向に振動してしまい、バンプ付き電子部品3
0の接合を妨げるばかりでなく、バンプ付き電子部品3
0に機械的ダメージを与える恐れがある。A protrusion 15g is formed on the upper surface of the central portion of the bonding tool 14 substantially symmetrically with the protrusion 15e. The protrusion 15g serves to minimize the eccentricity of the mass and rigidity of the horn 15 with respect to the central axis of the horn 15 to make lateral vibration (vibration in a direction orthogonal to the length direction of the horn 15) less likely to occur in the horn 15. When the horn 15 vibrates laterally, the suction surface 15f vibrates in a direction perpendicular to the surface, that is, in the vertical direction, and the electronic component with bumps 3
Not only hindering the bonding of 0, but also electronic components with bumps 3
0 may cause mechanical damage.
【0020】ブロック13の側面に設けられた突部13
aには管部18が下方に突出して設けられており、図4
に示すように管部18の下端部に装着された吸着パッド
19は、ホーン15の上面の吸引孔16bの位置に当接
している。したがって突部13aに接続され突部13a
の内孔13bによって管部18と連通したチューブ20
から、吸引装置21を駆動してエアを吸引することによ
り、内孔16を介して吸着面15eに開口した吸着孔1
6a(図3(a),(b))から真空吸引し、この吸着
面15fにバンプ付き電子部品30を真空吸着して保持
することができる。A protrusion 13 provided on the side surface of the block 13
The pipe portion 18 is provided at a so as to project downward, and
As shown in FIG. 3, the suction pad 19 attached to the lower end of the pipe portion 18 is in contact with the position of the suction hole 16b on the upper surface of the horn 15. Therefore, the protrusion 13a is connected to the protrusion 13a.
A tube 20 communicating with the tube portion 18 through the inner hole 13b of
From the above, by sucking air by driving the suction device 21, the suction hole 1 opened to the suction surface 15e through the inner hole 16
6a (FIGS. 3A and 3B) can be vacuum-sucked, and the electronic component 30 with bumps can be vacuum-suctioned and held on the suction surface 15f.
【0021】ホーン15の側端面には振動付与手段であ
る振動子17が装着されている。振動子17を駆動する
ことにより、ホーン15には縦振動が付与され、突出部
15eは水平方向(図3(a)に示す矢印a方向)に振
動する。図3(b)に示すように、ホーン15の形状は
両端部15bからテーパ部15cを経て中央部15dの
方向に順次幅が絞られた形状となっており、これによ
り、振動子17より突出部15eに伝達される経路にお
いて超音波振動の振幅は増幅され、突出部15eには振
動子17が発振する振幅以上の振動が伝達される。On the side end surface of the horn 15, a vibrator 17 as a vibration applying means is mounted. By driving the vibrator 17, vertical vibration is applied to the horn 15, and the protrusion 15e vibrates in the horizontal direction (direction of arrow a shown in FIG. 3A). As shown in FIG. 3 (b), the shape of the horn 15 is such that the width is gradually reduced from both end portions 15 b to the central portion 15 d via the taper portion 15 c, so that it protrudes from the vibrator 17. The amplitude of the ultrasonic vibration is amplified in the path transmitted to the portion 15e, and the vibration having the amplitude equal to or larger than the amplitude oscillated by the vibrator 17 is transmitted to the protruding portion 15e.
【0022】次に、振動子17によってホーン15に励
起される振動のモードについて説明する。図3(a)に
示すように、ホーン15に励起される振動の定在波は、
振動子17の装着面およびホーン15の中央に位置する
突出部15eの位置を定在波の腹とし、ホーン15をブ
ロック13に固定する固定部としてのリブ15aおよび
吸引孔16bの位置が定在波の節となるような形となっ
ている。すなわちホーン15各部の形状寸法、質量分布
を適切に設定することにより、このような定在波をホー
ン15に発生させることができる。Next, the mode of vibration excited in the horn 15 by the vibrator 17 will be described. As shown in FIG. 3A, the standing wave of the vibration excited in the horn 15 is
The positions of the protruding surface 15e located on the mounting surface of the vibrator 17 and the center of the horn 15 are the antinodes of the standing wave, and the positions of the ribs 15a and the suction holes 16b as the fixing portions that fix the horn 15 to the block 13 are the fixed positions. It is shaped like a wave node. That is, such a standing wave can be generated in the horn 15 by appropriately setting the shape size and mass distribution of each part of the horn 15.
【0023】従って、固定部であるリブ15aは、ホー
ン15の振動の定在波の腹に相当する位置である突出部
15eからホーン15の両端側の方向へ等距離隔てられ
た定在波の節に相当する位置に設けられている。これに
よりボンディングツール14をブロック13に固定し、
シリンダ4の押圧力を定在波の節に相当する位置を介し
てホーン15に伝達するリブ15aの位置ではホーン1
5の縦振動による変位は極小となり、またバンプ付電子
部品30を保持する保持部15eの位置では極大の振幅
を得ることとなり、超音波振動をバンプ付電子部品30
のボンディングに最も有効に利用することができる。Therefore, the rib 15a, which is a fixed portion, is a standing wave that is equidistantly separated from the protruding portion 15e, which is a position corresponding to the antinode of the standing wave of the vibration of the horn 15, toward both ends of the horn 15. It is provided at a position corresponding to a node. This fixes the bonding tool 14 to the block 13,
At the position of the rib 15a that transmits the pressing force of the cylinder 4 to the horn 15 via the position corresponding to the node of the standing wave, the horn 1 is
The displacement caused by the vertical vibration of 5 is extremely small, and the maximum amplitude is obtained at the position of the holding portion 15e that holds the electronic component 30 with bumps.
Can be most effectively used for bonding.
【0024】次に、接合物である電子部品を保持して押
圧する吸着面15fが設けられた突出部15eの形状に
ついて説明する。図4に示すように、突出部15eはホ
ーン15の中央部において縦振動の方向であるホーン1
5の長手方向に対して直交する方向に上下両方向に対称
形状で突出しており、力学的にはホーン15に固定端を
有する断面l×b、長さhの片持ち梁と考えることがで
きる。Next, the shape of the protruding portion 15e provided with the attracting surface 15f for holding and pressing the electronic component which is the bonded article will be described. As shown in FIG. 4, the protruding portion 15e is in the direction of longitudinal vibration in the central portion of the horn 15.
5 can be considered as a cantilever beam having a cross section 1 × b and a length h which has a fixed end in the horn 15 and which is symmetrically projected in a direction orthogonal to the longitudinal direction of 5 in both directions.
【0025】ホーン15に縦振動を加えることにより、
固定端が振動することとなる結果(矢印b参照)、片持
ち梁である突出部15eには曲げ振動が励起される(矢
印c参照)。したがって、ホーン15の縦振動の振動数
に対して突出部15eの各部寸法l,b,hを適切に設
定することにより、突出部15eに生じる曲げ振動をホ
ーン15の縦振動に共振させることができる。この結
果、突出部15eの端部である吸着面15fは大きな振
幅でホーン15の長手方向に振動することとなり、ホー
ン15自体の縦振動と重畳されてきわめて大きい増幅効
果を得ることができる。By applying vertical vibration to the horn 15,
As a result of the fixed end vibrating (see arrow b), bending vibration is excited on the projecting portion 15e which is a cantilever (see arrow c). Therefore, by appropriately setting the respective dimensions l, b, h of the protrusion 15e with respect to the frequency of the longitudinal vibration of the horn 15, the bending vibration generated in the protrusion 15e can resonate with the longitudinal vibration of the horn 15. it can. As a result, the suction surface 15f, which is the end of the protruding portion 15e, vibrates in the longitudinal direction of the horn 15 with a large amplitude, and is superposed on the longitudinal vibration of the horn 15 itself to obtain a very large amplification effect.
【0026】なお、本実施の形態のボンディングツール
14について、有限要素法を用いて行った振動解析の結
果によれば、振動子17が発生する振動源での振幅と比
較して、ホーン15の中央部15dにおける縦振動の振
幅は約3倍、吸着面15fでの振幅は約9倍となってお
り、突出部15eの優れた振動増幅効果が定量的に確認
されている。According to the result of the vibration analysis performed on the bonding tool 14 of the present embodiment by using the finite element method, the amplitude of the vibration source generated by the vibrator 17 is compared with that of the horn 15. The amplitude of the vertical vibration in the central portion 15d is about 3 times, and the amplitude on the suction surface 15f is about 9 times, and the excellent vibration amplification effect of the protruding portion 15e is quantitatively confirmed.
【0027】さらには、突出部15gによって突出部1
5eによる質量や剛性の偏心を小さくすることで、ホー
ン15全体の横振動が抑えられ、吸着面15fにおける
上下方向の振動もほとんど発生しないことが確認され
た。Further, the protrusion 1 is formed by the protrusion 15g.
It was confirmed that by reducing the eccentricity of the mass and the rigidity due to 5e, the lateral vibration of the entire horn 15 was suppressed and the vertical vibration on the suction surface 15f was hardly generated.
【0028】このバンプ付電子部品のボンディング装置
は上記のように構成されており、次に動作を説明する。
図1においてボンディングツール14の吸着面15eに
バンプ付電子部品30を真空吸着させて保持し、基板3
2の上方に位置させる。そこで鏡筒44を前進させてカ
メラ42でバンプ付電子部品30と基板32の画像を入
手し、認識部53へ画像データが送られる。主制御部5
0はこの画像データからバンプ付電子部品30と基板3
2の相対的な位置ずれを検出し、この検出結果にしたが
ってテーブル35を駆動し、基板32を水平移動させて
位置補正を行う。The bonding apparatus for bumped electronic parts is constructed as described above, and its operation will be described below.
In FIG. 1, the electronic component 30 with bumps is vacuum-sucked and held on the suction surface 15e of the bonding tool 14, and the substrate 3
Position above 2. Then, the lens barrel 44 is moved forward to obtain the images of the bumped electronic component 30 and the substrate 32 by the camera 42, and the image data is sent to the recognition unit 53. Main controller 5
0 indicates the electronic data 30 with bumps and the substrate 3 from this image data.
The relative position shift of 2 is detected, the table 35 is driven according to the detection result, and the substrate 32 is horizontally moved to correct the position.
【0029】次にZ軸モータ6が駆動してボンディング
ヘッド10が下降し、バンプ付電子部品30のバンプを
基板32に押圧する。このとき基板32は加熱手段(図
外)によって加熱されている。そして押圧した状態で振
動子17を駆動してバンプ付電子部品30に振動を付与
する。これによりバンプ31と基板32の電極との押圧
面が振動により摩擦され、バンプ31は基板32の電極
にボンディングされる。Next, the Z-axis motor 6 is driven to lower the bonding head 10 and press the bumps of the bumped electronic component 30 against the substrate 32. At this time, the substrate 32 is heated by the heating means (not shown). Then, the vibrator 17 is driven in the pressed state to apply vibration to the bumped electronic component 30. As a result, the pressing surface between the bump 31 and the electrode of the substrate 32 is rubbed by the vibration, and the bump 31 is bonded to the electrode of the substrate 32.
【0030】このとき、バンプ付電子部品30に振動を
伝達するホーン15の突出部15eの形状は、前述のよ
うに曲げ振動による共振を有効に利用できるように設定
されており、振幅が大幅に増幅された振動をバンプ付き
電子部品30に伝達することができるので、電子部品3
0を効率よくボンディングすることができる。また、上
記効果により高い増幅率が達成可能であることから、ホ
ーン15の長さを増幅目的のため過度に大きくする必要
がなく、コンパクトなボンディングツールを提供するこ
とができる。At this time, the shape of the protruding portion 15e of the horn 15 for transmitting the vibration to the bumped electronic component 30 is set so that the resonance due to the bending vibration can be effectively used as described above, and the amplitude is significantly increased. Since the amplified vibration can be transmitted to the bumped electronic component 30, the electronic component 3
0 can be bonded efficiently. Moreover, since a high amplification factor can be achieved by the above effect, it is not necessary to make the length of the horn 15 excessively large for the purpose of amplification, and a compact bonding tool can be provided.
【0031】さらには、突出部15gによって吸着面1
5fの上下方向の振動を抑えることにより、信頼性の高
いバンプ付き電子部品の接合を実現できる。Furthermore, the suction surface 1 is formed by the protrusion 15g.
By suppressing the vertical vibration of 5f, highly reliable bonding of electronic components with bumps can be realized.
【0032】[0032]
【発明の効果】本発明によれば、ボンディングツールの
ホーンの縦振動の定在波の腹に相当する位置にあってホ
ーンから縦振動の方向と略直交する方向に突出した突出
部を有し、この突出部の一端部を接合物に押し当てて振
動を伝達することにより、突出部に生じる曲げ振動が重
畳されて振幅が増幅された振動を接合物に伝えることが
できるので、振動の利用効率を向上させて接合物を効率
よくボンディングすることができる。また、これにより
高い増幅率が達成されるのでホーンの長さを増幅目的の
ため過度に大きくする必要がなく、コンパクトなボンデ
ィングツールを提供することができる。According to the present invention, the horn of the bonding tool has a protruding portion which is located at a position corresponding to an antinode of a standing wave of longitudinal vibration and which protrudes from the horn in a direction substantially orthogonal to the direction of longitudinal vibration. , By pressing one end of the protrusion against the joint to transmit the vibration, it is possible to transmit the vibration, in which the bending vibration generated in the protrusion is superimposed and the amplitude is amplified, to the joint. It is possible to improve efficiency and efficiently bond a bonded article. Moreover, since a high amplification factor is achieved by this, it is not necessary to make the length of the horn excessively large for the purpose of amplification, and a compact bonding tool can be provided.
【図1】本発明の一実施の形態のバンプ付電子部品のボ
ンディング装置の正面図FIG. 1 is a front view of a bonding apparatus for electronic components with bumps according to an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の一実施の形態のバンプ付電子部品のボ
ンディングツールの斜視図FIG. 2 is a perspective view of a bonding tool for electronic components with bumps according to an embodiment of the present invention.
【図3】(a)本発明の一実施の形態のバンプ付電子部
品のボンディングツールの正面図
(b)本発明の一実施の形態のバンプ付電子部品のボン
ディングツールの平面図FIG. 3A is a front view of a bonding tool for an electronic component with bumps according to one embodiment of the present invention. FIG. 3B is a plan view of a bonding tool for an electronic component with bumps according to one embodiment of the present invention.
【図4】本発明の一実施の形態のバンプ付電子部品のボ
ンディングツールの部分斜視図FIG. 4 is a partial perspective view of a bonding tool for an electronic component with bumps according to an embodiment of the present invention.
10 ボンディングヘッド 13 ブロック 14 ボンディングツール 15 ホーン 15a リブ 15e 突出部 15f 吸着面 16a 吸着孔 17 振動子 50 主制御部 10 Bonding head 13 blocks 14 Bonding tool 15 horn 15a rib 15e protrusion 15f adsorption surface 16a Adsorption hole 17 oscillators 50 Main control unit
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−22308(JP,A) 特開 平9−57466(JP,A) 特開 平9−57468(JP,A) 特開 平10−15673(JP,A) 特開 平11−265915(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/607 H01L 21/60 311 B06B 1/02 Continuation of the front page (56) Reference JP-A-10-22308 (JP, A) JP-A-9-57466 (JP, A) JP-A-9-57468 (JP, A) JP-A-10-15673 (JP , A) JP-A-11-265915 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/607 H01L 21/60 311 B06B 1/02
Claims (4)
接合物を被接合面に圧着するボンディングツールであっ
て、細長形状のホーンと、このホーンに縦振動を付与す
る振動子と、前記ホーンの縦振動の定在波の腹に相当す
る位置にあってこのホーンから縦振動の方向と略直交す
る方向に略対称形状で突出した突出部を有し、更に前記
ホーンに真空吸着用の内孔を形成し、この内孔の一端を
前記突出部の一端部に開口させて前記接合物の吸着孔と
するとともに、内孔の他端を開口させて吸引孔とし、こ
の吸引孔に当接して吸引装置により吸引される吸着パッ
ドを設け、前記一端部を前記接合物に押し当てて前記荷
重と振動を接合物に作用させるようにしたことを特徴と
するボンディングツール。1. A bonding tool for press-bonding a bonded object to a surface to be bonded while applying load and vibration to the bonded object, the elongated horn, and a vibrator for imparting longitudinal vibration to the horn, It has a protrusion protruding in a substantially symmetrical shape of the longitudinal vibration in a position corresponding to the antinode of the standing wave in the direction of direction substantially perpendicular to the longitudinal vibration from the horn of the horn, further wherein
An inner hole for vacuum suction is formed on the horn, and one end of this inner hole is
A suction hole for the bonded product is formed by opening one end of the protrusion.
At the same time, open the other end of the inner hole to create a suction hole.
Suction pads that come into contact with the suction holes of the
A bonding tool, characterized in that a bond is provided, and the load and vibration are applied to the bonded object by pressing the one end against the bonded object.
へ向かって等距離隔てられた縦振動の定在波の節に相当
する位置に前記ホーンを固定するための固定部をこのホ
ーンと一体的に設けたことを特徴とする請求項1記載の
ボンディングツール。2. A fixing portion for fixing the horn to a position corresponding to a node of a standing wave of longitudinal vibration, which is equidistantly spaced from the position corresponding to the antinode to both ends of the horn, The bonding tool according to claim 1, wherein the bonding tool is integrally provided.
接合物を被接合面に圧着するボンディング装置であっ
て、細長形状のホーンと、このホーンに縦振動を付与す
る振動子と、前記ホーンの縦振動の定在波の腹に相当す
る位置にあってこのホーンから縦振動の方向と略直交す
る方向に略対称形状で突出した突出部を有し、更に前記
ホーンに真空吸着用の内孔を形成し、この内孔の一端を
前記突出部の一端部に開口させて前記接合物の吸着孔と
するとともに、内孔の他端を開口させて吸引孔とし、こ
の吸引孔に当接して吸引装置により吸引される吸着パッ
ドを設けたボンディングツールと、前記突出部の一端部
を前記接合物に押し当てて、この接合物を被接合面に押
圧する押圧手段とを備えたことを特徴とするボンディン
グ装置。3. A bonding apparatus for press-bonding a bonded object to a surface to be bonded while applying load and vibration to the bonded object, the elongated horn, a vibrator for imparting longitudinal vibration to the horn, and have a protrusion protruding in a substantially symmetrical shape of the longitudinal vibration in a position corresponding to the antinode of the standing wave in the direction of direction substantially perpendicular to the longitudinal vibration from the horn of the horn, further wherein
An inner hole for vacuum suction is formed on the horn, and one end of this inner hole is
A suction hole for the bonded product is formed by opening one end of the protrusion.
At the same time, open the other end of the inner hole to create a suction hole.
Suction pads that come into contact with the suction holes of the
A bonding apparatus comprising: a bonding tool provided with a cord; and a pressing unit that presses one end of the protruding portion against the bonded object and presses the bonded object against a surface to be bonded.
らホーンの両端側へ向かって等距離隔てられた縦振動の
定在波の節に相当する位置を介して押圧力を前記ホーン
に伝達することを特徴とする請求項3記載のボンディン
グ装置。4. The pressing means applies a pressing force to the horn through a position corresponding to a node of a standing wave of longitudinal vibration, which is equidistantly separated from a position corresponding to the antinode toward both ends of the horn. The bonding apparatus according to claim 3, wherein the bonding apparatus transmits the signal.
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