2001 Fiscal Year Annual Research Report
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11450279
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| Research Institution | KANAGAWA UNIVERSITY |
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Principal Investigator |
辻野 次郎丸 神奈川大学, 工学部, 教授 (20078299)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中山 明芳 神奈川大学, 工学部, 教授 (90183524)
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| Keywords | 超音波ワイヤーボンディング / 超音波マイクロ溶接 / 高周波数の超音波溶接 / 複合振動を用いた超音波溶接 / 複合振動変換器 / 大面積溶接チップ / 半導体チップのフェイスダウン接合 / パッケージング |
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| Research Abstract |
従来、超音波ワイヤーボンディングに使用されている40,60kHz帯および100,110kHz帯より更に高い振動周波数を用いることにより十分な接合に必要な振動速度・振動振幅が小になり、溶接時間も短縮可能で、更に330kHz以上で接合の方向性が無くなる。また現在、半導体チップ等のハンダ、接着剤を用いない直接接合に超音波溶接が注目されているが従来の直線振動軌跡では一様な接合が困難である。従来の一次元の直線振動に替わり、2次元の楕円、円形または長方形、方形の複合振動を用いることにより接合性能が顕著に向上し、これらの総合してIC, LSI等の半導体チップのフェイスダウン、フリップチップによる基板への半田無しの直接接合、水晶振動子、SAWデバイス等のパッケージの直接封止等の超音波マイクロ溶接が可能になる。
より大面積の高周波数、複合振動の超音波マイクロ溶接を可能にする目的で、780kHzの直交した2組の直径7.0mmの縦振動源により直径7.0mmの先端部が楕円から円形で振動をする複合曲げ振動棒を駆動する複合振動系を開発しているが大面積の溶接試料の接合は困難である。
更に大面積で大出力パワが必要な複合振動超音波マイクロ溶接用に直径40mm〜30mmの縦振動源で複合振動変換器部を駆動する振動周波数27kHz、40kHz、60kHzおよび100kHzの楕円振動軌跡の3mm×3mmから10mm×10mmの溶接チップ4カ所を有する複合振動超音波溶接装置を構成し、アルミニウム薄板、各種の半導体チップ等を溶接試料として溶接条件、溶接状態を比較、検討した。100kHzでは27〜60kHzに比べて必要振動振幅がかなり小さくなる。
また更に大面積の8mm×8mmから20mm×20mmの半導体チップの直接接合を可能とするために、一端を溶接チップとする複合曲げ振動角棒(21mm×21mm)を直交した2組の縦振動系で駆動する40kHz〜200kHzの大溶接チップ面積を有する複合振動超音波溶接装置を構成して振動特性、溶接特性について検討した結果、半田や接着材を用いない多数のバンプを有する半導体チップの直接接合、セラミックパッケージの直接封止等が実現できることが明らかになった。
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Research Products
(6 results)
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[Publications] 辻野次郎丸, 田中亮子, 小野口理恵, 本江美杉, 佐野 努, 上岡哲宜: "斜めスリット部を用いた縦-ねじり振動変換器の振動特性について"電子情報通信学会・日本音響学会・超音波研究会、技術研究報告. US2001-11. 27-34 (2001)
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[Publications] 辻野次郎丸, 原田 祥樹, 笠原 光平, 中山 敦司, 山岡 靖: "複合振動超音波溶接用の縦振動-複合曲げ振動系の構成"超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム講演論文集. 245-246 (2001)
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[Publications] Jiromaru TSUJINO, Tsutomu SANO, Yoshiki HARADA: "Welding characteristics of ultrasonic complex vibration welding systems of 27,40 and 100 kHz with longitudinal-torsional vibration converters"Proc. of 17th International Congress on Acoustics. Vol.II. 3D.06.06. (2001)
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[Publications] Jiromaru TSUJINO, Tsutomu SANO, Yoshiki HARADA: "Ultrasonic Complex Vibration Welding Systems with Large Area Welding Tips for Microelectronics"Transactions of UIA (Ultrasonic Industry Association) Annual Symposium. (2001)
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[Publications] Jiromaru Tsujino, Yoshiki Harada, Tsutomu Sano: "Ultrasonic Complex Vibration Welding Systems of 100kHz to 2000kHz with Large Welding Tip Area for Packaging in Microelectronics"Proceedings of 2001 IEEE International Ultrasonics Symposium. (2002)
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[Publications] Jiromaru Tsujino, Tsutomu Sano, Hayato Ogata, Soichi Tanaka, Yoshiki Harada: "Complex Vibration Ultrasonic Welding Systems with Large Area Welding Tips"Ultrasonics, Elesevier Science B.V.. Vol.40. (2002)
