JP2001144134A - ボンディング装置のボンディングヘッドにおける振動子ブロックの支持方法 - Google Patents

ボンディング装置のボンディングヘッドにおける振動子ブロックの支持方法

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ボンディング対象ワークと干渉する恐れが無
く、撃力に係わるツール先端の等価質量が減らせて、ラ
ンディング後のツール先端の水平方向移動を少なくし、
高速、高精度及び高信頼性のボンディングを可能とする
ボンディング装置のボンディングヘッドにおける振動子
ブロックの支持方法を提供する。 【構成】 振動子ブロックの上下動ブロックへの支持方
法において、一つの結合は、節点間の距離を振動子ブロ
ックの中心からツール先端までの距離に等しく、振動子
ブロックの中心を一方の節点、ツール先端の真上にあっ
て上下動ブロック上の点を他方の節点にして連結ブロッ
クで結合したリンク機構とし、他の結合を、ギヤないし
ベルト伝動機構あるいは別のリンク機構とし、この２つ
の結合の組み合わせによって、上下動ブロックが下降し
てきてツール先端がランディングした後の沈み込み動作
において振動子ブロックがツール先端を中心に回転する
ように動くように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、主として半導体の組み
立てに使われるボンディング装置に係るもので、特には
生産性の高い高速ワイヤボンディング装置、およびシン
グルポイントＴＡＢボンディング装置に係るものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】ワイヤーボンディング装置あるいはシン
グルポイントＴＡＢボンディング装置のボンディングヘ
ッドにおける振動子ブロックの支持方法としては、従
来、支点支持方式と平行支持方式がとられてきた。
【０００３】支点支持方式は、支点を中心に回転可能に
支持した方法で、支点にはピボットあるいは薄板バネを
使って、振動子ブロックを上下動ブロックに結合してい
るが、この支点の高さはツール先端と同じ高さにしてあ
り、ワイヤーボンディング装置でもボンディングヘッド
が回転しないボールボンディング装置やワーク回転型の
ウェッジボンディング装置に主に使われてきた。
【０００４】一方、平行支持方式は、平行を保ったまま
移動可能に支持した方法で、２枚の薄板バネを平行に使
って、振動子ブロックを上下動ブロックに結合している
が、この結合はツール先端よりは高い位置でなされてあ
り、ワイヤーボンディング装置でもボンディングヘッド
が回転するロータリヘッド型のウェッジボンディング装
置に主に使われてきた。
【０００５】支点支持方式では、構造が簡単であること
から、小型化、軽量化が進み、高速化が実現されている
が、支点支持部が低い高さに有ることからボンディング
対象のワークは支点支持部と干渉しないサイズ、形状お
よびボンディング領域に限定される。ボールボンダーで
は長尺のリードフレームも対象ワークであるが、ウェッ
ジボンダーでは、対象ワークが回転しても干渉しないと
いう制限が加わる。大型のワークを対象とするために
は、ツール先端から支点支持部までの距離を大きくとる
ことが必要になり、ボンディングヘッドが小型化でき
ず、軽量化、高速化の妨げになってきた。また支点を高
くすると、ツールの先端が接合物を挟んで被接合面にラ
ンディングした後に、さらに上下動ブロックが下降を続
けた時に、ツール先端が水平方向に動く。この動き量は
支点の高さに応じて大きくなる傾向にあるため、ランデ
ィング後の下降量を最小限にして且つ安定化させる等の
高精度化，高信頼性化の別の工夫と対策を必要としてい
た。
【０００６】一方、平行支持方式では、上下に１枚ずつ
多少離して２枚の薄板の両端を振動子ブロックと上下動
ブロックに固定してあり、この２枚の薄板が同じように
曲がることで振動子ブロックは上下動ブロックに対し平
行を保ったまま上下に動くことができる。この方式では
ツール先端に対し十分な高さで振動子ブロックが支持さ
れているためにボンディング対象ワークと支持部との干
渉の問題はない。また、ツール先端が接合物を挟んで被
接合面にランディングした後、さらに上下動ブロックが
下降を続けたとき、ツール先端の水平方向の動きは、ラ
ンディング直後は０であり、少ない。構造も比較的簡単
で、小型化、軽量化と共に高速化が進められているが、
画期的な進展はみられていない。ランディング時、接合
物にはツール先端から衝突荷重が加えられるが、この撃
力で接合物は塑性変形して潰される。この初期潰れが大
きいと、その後のボンディングプロセスにおいて接合部
の中央が接合されないことが起こってきて、接合部の信
頼性に影響を及ぼす。撃力は衝突速度つまりランディン
グ速度とツール先端が受け持つ質量つまり等価質量との
積である。振動子ブロックを小型化して質量を同じにし
たとしても、等価質量は、支点支持方式と比べ平行支持
方式のほうが明らかに大きい。撃力に係わるツール先端
の等価質量を減らすことができないことが高速化の妨げ
の一因となってきた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術が
有する上述の問題点を解決すべくなされたもので、その
目的とするところは、ボンディング対象ワークと干渉す
る恐れが無く、撃力に係わるツール先端の等価質量が減
らせて、ランディング後のツール先端の水平方向移動を
少なくし、高速、高精度及び高信頼性のボンディングを
可能とするボンディング装置のボンディングヘッドにお
ける振動子ブロックの支持方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明にもとづくボンディング装置のボンディングヘ
ッドにおける振動子ブロックの支持方法は、上下に動作
する上下動ブロックと、ツール、ホーン、超音波振動子
及びホルダよりなる振動子ブロックと、連結ブロックと
で主に構成されるボンディング装置のボンディングヘッ
ドにおいて、前記振動子ブロックの中心を自転中心と
し、前記ツール先端の真上にあって上下動ブロック上の
点を公転中心、前記自転中心から前記ツール先端までの
距離と等しい距離を公転半径とした円の円周上を前記自
転中心が移動して、前記振動子ブロックが前記上下動ブ
ロックに対し自転しながら公転できるように、自転軸と
公転軸は平行に前記連結ブロックを介して前記振動子ブ
ロックを前記上下動ブロックに結合し、かつ、前記自転
と前記公転の回転方向が互いに逆で回転量が等しくなる
ようにギヤないしベルト伝動機構を介して前記振動子ブ
ロックと前記上下動ブロックを結合することによって、
ボンディング動作のために前記上下動ブロックが前記振
動子ブロックとともに垂直に下降し、前記ツールの先端
が接合物を挟んで被接合面にランディングした後、さら
に前記上下動ブロックが下降を続けた時に、前記振動子
ブロックが前記ツール先端を回転中心として回転するよ
うに動くようにしたものである。
【０００９】而してまた本発明は、前記振動子ブロック
の前記上下動ブロックへの結合方法において、前記自転
と前記公転の回転方向が互いに逆で回転量が等しくなる
ようにギヤないしベルト伝動機構を介して前記振動子ブ
ロックと前記上下動ブロックを結合するのに代えて、前
記振動子ブロック上の点で、前記自転中心に対し前記ツ
ールと反対側の端にあって、前記自転中心からの水平距
離が前記ツール先端までの水平距離に等しい点（以下端
点と呼ぶ）、が水平に移動可能で、かつ前記振動子ブロ
ックが前記端点で回転可能に、さらには回転軸が前記自
転軸あるいは前記公転軸と平行になるように、回転機構
とスライド機構を備えた、前記連結ブロックとは別の連
結ブロックを介して前記振動子ブロックを前記上下動ブ
ロックに結合するようにして、前記自転と前記公転の回
転方向が互いに逆で回転量がほぼ等しくなるようにした
支持方法を含むものである。
【００１０】さらにまた本発明は、前記端点を前記自転
中心に対し前記ツール先端と点対称の点とし、前記端点
が動く高さは前記公転中心と同じとすることによってラ
ンディング後のツール先端の水平方向移動量を極小とす
ることを特徴とした支持方法を含むものである。
【００１１】さらにまた本発明は、前記振動子ブロック
の前記上下動ブロックへの結合方法において、前記自転
と前記公転の回転方向が互いに逆で回転量が等しくなる
ようにギヤないしベルト伝動機構を介して前記振動子ブ
ロックと前記上下動ブロックを結合するのに代えて、前
記振動子ブロック上の点で、前記自転中心に対し前記ツ
ールと反対側の端にあって、前記自転中心からの水平距
離が前記ツール先端までの水平距離に等しい点（以下端
点と呼ぶ）、が前記上下動ブロック上にあって、前記公
転中心からの水平距離が前記振動子ブロックの前記ツー
ル先端から前記端点までの水平距離に等しい点（以下第
４結合点と呼ぶ）、を中心とする円の円周上を移動する
ように、かつ前記振動子ブロックが前記端店で回転可能
に、さらには回転軸が前記自転軸あるいは前記公転軸と
平行になるように、回転機構を備えた、前記連結ブロッ
クとは別の連結ブロックを介して前記振動子ブロックを
前記上下動ブロックに結合するようにして、前記自転と
前記公転の回転方向が互いに逆で回転量がほぼ等しくな
るようにした支持方法を含むものである。
【００１２】さらにまた本発明は、ランディング前の前
記公転中心から前記ツール先端までの距離の半分を１と
して、前記公転中心の高さを基準とした前記第４結合点
の高さをｈ、回転半径である前記第４結合点から前記端
点までの距離をｒとしたときに、ｒとｈの関係が
【数１】となるように、あるいは前記第４結合点の高さ
が前記公転中心付近のときには、ｒとｈの関係が
【数２】となるように、前記第４結合点および前記端点
の位置を決めることによって、ランディング後のツール
先端の水平方向移動量を極小とすることを特徴とする支
持方法を含むものである。
【００１３】
【作用】本発明に基づく振動子ブロックの支持方法は以
下のように作用する。平行な前記自転と前記公転の回転
軸に直交する前記ツール先端を含む平面にて以下その作
用を説明する。
【００１４】請求項１記載の発明において、公転中心と
ツール先端は、自転中心からの距離が等しく、それぞれ
の点から自転中心に引いた直線の水平線とのなす角は、
最初に等しく設定しておけば、常に極性が逆で大きさが
等しくなることから、これら２点は常に垂直な１つの直
線上にある。従って本発明にもとづく支持方法は，公転
中心が垂直に下降してきてツール先端の下降を止めた後
も下降を続けたときに、ツール先端は動かず、自転中心
がツール先端を中心に回転するように作用する。原理的
にツール先端の水平方向の移動量は０である。
【００１５】請求項２記載の発明について、ツール先端
のランディング後さらに上下動ブロックが下降を続けた
（以下この動きを沈み込み動作と呼ぶ）ときに、振動子
ブロックの各部の動きに対し、垂直方向の動きを止めた
ツール先端が、水平方向にどの程度動くのか、１例を表
１に示す。振動子ブロック上の端点の位置についての垂
直方向の自由度に対し、端点の高さと、そのときのツー
ル先端の水平方向移動量の比を表にしてある。移動量は
小さな値であるため、図４に示す従来方式の支点支持方
式の水平方向移動量に対する比をもって移動量の大きさ
を表した。
【００１６】
【表１】
【００１７】この表において、端点の高さは、ランディ
ング前の公転中心からツール先端までの距離の半分を１
とし、高さの基準は公転中心の高さを０、公転中心より
上は無記号、下は−で表している。高さの範囲について
は実用性から−１．５から０．５までとした。また、こ
の例は、本発明の公転中心と自転中心を結ぶ直線あるい
はツール先端と自転中心を結ぶ直線の水平線とのなす角
の大きさは３０度で、ツール先端から端点までの水平距
離は図４に示す従来方式の支点支持方式のツール先端８
から支点２１までの水平距離に等しい、として計算して
いる。水平方向移動量の比はツール先端から端点までの
水平距離を変えても、あるいは沈み込み量を変えてもそ
の値は変わらない。因みに、ツール先端８と支点２１間
の水平距離が５１．９６ｍｍ、ランディング後の上下動
ブロックの下降量（以下沈み込み量と呼ぶ）を０．０４
５ｍｍとした時に、図４に示す従来の支点支持方式のツ
ール先端８の水平方向移動量は０．０２μｍである。ま
た下降量０．０４５ｍｍは振動子ブロックの回転角で
０．０５度、端点の高さ１は１５ｍｍにそれぞれ相当す
る。
【００１８】この表は、ランディング後のツール先端の
水平方向移動量が従来方式の支点支持方式よりも小さく
できることを示しており、本発明に基づく支持方法は、
上下動ブロックが垂直に下降してきてツール先端が下降
を止めた後も下降を続けたときに、自転中心と端点がツ
ール先端を中心に回転するように作用する。
【００１９】請求項３記載の発明については、端点の高
さが０、つまり公転中心と同じ高さのときにツール先端
の水平方向移動量が極小となることが表１に示されてい
る。ランディング前のツール先端と自転中心を結ぶ直線
の水平線とのなす角の大きさを１５度程度変えてもこの
傾向は変わらない。本発明では、ツール先端、自転中心
および端点の３点が１つの直線上にあって、自転中心が
ツール先端と端点の中点にあり、中点である自転中心か
ら公転中心までの距離が他の２点までの距離に等しいこ
とから、ツール先端、公転中心および端点の３点を結ん
で出来る三角形は直角三角形であり、端点が公転中心を
通る水平な直線上にあるとすればツール先端は常に公転
中心を通る垂直な直線上にあることになる。従って本発
明にもとづく支持方法は、公転中心と端点が水平を保っ
たまま垂直に下降してきてツール先端の下降を止めた後
も下降を続けたときに、ツール先端は動かず、自転中心
と端点がツール先端を中心に回転するように作用する。
原理的にツール先端の水平方向の移動量は０である。こ
の原理はスコットラッセル（Ｓｃｏｔｔ−Ｒｕｓｓｅ
ｌ）の機構として機構学の教科書に説明されている。
【００２０】請求項４記載の発明について、沈み込み動
作中にツール先端がどの程度動くのか、１例を表２に示
す。上下動ブロック上の第４結合点の位置と、振動子ブ
ロック上の端点の位置についての垂直方向の自由度に対
し、第４結合点の高さｈと、第４結合点から端点までの
距離ｒの組み合わせと、そのときのツール先端の水平方
向移動量の比を表にしてある。移動量は小さな値である
ため、図４に示す従来方式の支点支持方式の水平方向移
動量に対する比で移動量の大きさを表した。
【００２１】
【表２】
【００２２】この表において、第４結合点の高さｈおよ
び第４結合点から端点までの距離ｒは、ランディング前
の公転中心からツール先端までの距離の半分を１とし、
高さの基準は公転中心の高さを０、公転中心より上は無
記号、下は−で表している。ｈおよびｒの範囲は実用性
を考慮してｈは０．７５以下、ｒは０．４８１以上でか
つ端点の高さがあまり低くならない程度までとした。ま
た、この例は、請求項２記載の発明の説明同様、本発明
のランディング前のツール先端と自転中心を結ぶ直線と
水平線とのなす角の大きさが３０度で、ツール先端から
端点までの水平距離は図４に示す従来方式の支点支持方
式のツール先端８から支点２１までの水平距離に等し
く、５１．９６ｍｍ、沈み込み量も０．０４５ｍｍとし
て計算してある。この移動量の比は、ツール先端から端
点までの水平距離を変えても、あるいは沈み込みの量を
変えても、その値を大きく変えることは無い。
【００２３】この表は、ランディング後のツール先端の
水平方向移動量が、従来方式の支点支持方式よりも小さ
く選択できることを示しており、本発明に基づく支持方
法は、上下動ブロックが垂直に下降してきて、ツール先
端が下降を止めた後も下降を続けた時に、自転中心と端
点がツール先端を中心に回転するように作用する。
【００２４】請求項５記載の発明については、第４結合
点の高さｈに対し、第４結合点から端点までの距離ｒ
が、関係式
【数１】で計算された値のときに、沈み込み動作時のツ
ール先端の水平方向移動量が極小となることが表２に示
されている。ランディング前のツール先端と自転中心を
結ぶ直線の水平線とのなす角の大きさを１５度程度変え
てみても、この傾向は変わらない。また、ｈが０に近い
とき、つまり第４結合点の高さが公転中心付近のとき
は、第４結合点から端点までの距離ｒが関係式
【数２】で計算された値のときに、実用上十分な精度で
極小となることが表２から分かる。
【００２５】従って、本発明に基づく支持方法は、上下
動ブロックが垂直に下降してきて、ツール先端が下降を
止めた後も下降を続けた時に、ツール先端の動きを極小
にして、自転中心と端点がツール先端を中心に回転する
ように作用する。
【００２６】以上、ツール先端の動きについて本発明の
作用を説明してきたが、これまでの説明で、本発明の支
持機構は基本的にはリンク機構であり、すべての節点の
位置は振動子ブロックの自転中心と同じ高さもしくはそ
れより上にとることができ、ワークとの干渉を避けた構
造設計ができることが分かる。
【００２７】さらには、本発明のランディング時の撃力
に係わるツール先端の等価質量は、振動子ブロックの質
量、質量分布、公転中心と自転中心を結ぶ直線と水平線
との成す角度、連結ブロックの質量およびその質量分布
により決められるが、連結ブロックの影響は小さく、か
つリンク機構の働きで振動子ブロックの質量の半分から
１倍の間で設計が可能である。因みに、仮に連結ブロッ
クの質量を０として、振動子ブロックの質量分布は中心
に集中し、その質量は１であるとしたときに、ツール先
端の等価質量は計算式
【数３】 で計算できる。ここでθは、公転中心と自転中心を結ぶ
直線の水平線との成す角である。この角度が３０度のと
き、この値は０．５７７となる。また，この角度が６０
度以下でないと利点は無い。
【００２８】以上まとめると、干渉の恐れの無い支持機
構で、撃力に係わるツール先端の等価質量が小さくで
き、かつツール先端の水平方向移動を少なくする作用を
同時に実現させた支持方法である。
【００２９】
【実施例１】図３に本発明の請求項１ａに記載の１実施
例を示す。振動子ブロック１ａは、電気信号を超音波振
動に変換する超音波振動子５と、超音波振動を伝えるホ
ーン３と、超音波振動の働きを使ってその先端でボンデ
ィングを行うツール４と、超音波振動の伝播の妨げにな
らないようにホーン３を機械的に支えるホルダ６により
構成されている。ツール４は、ツールセットビス１６に
よりホーン３に固定されている。図３では、ホルダ６の
一部を断面にして、超音波振動子５とホーン３の一部を
見せている。
【００３０】振動子ブロック１ａは自転中心１０で主連
結ブロック７ａとピボット軸受けを介して紙面に垂直な
回転軸で回転可能に結合している。一方、上下動ブロッ
ク２ａは公転中心９で主連結ブロック７ａとピボット軸
受けを介して紙面に垂直な回転軸で回転可能に結合して
いて、主連結ブロック７ａは、公転中心９と自転中心１
０を節点とするリンク機構を構成している。厳密には、
それぞれの節点の位置は公転中心９、自転中心１０を通
る紙面に垂直なそれぞれの直線上である。また，自転中
心１０は、振動子ブロック１ａのほぼ中心あるいは重心
を狙って決められる。
【００３１】固定ギヤ１４は、ギヤの中心を公転中心９
と同じにして上下動ブロック２ａに固定されている。別
の固定ギヤ１５は、ギヤの中心を公転中心１０と同じに
して振動子ブロック１ａに固定されている。これら２つ
のギヤは回転ギヤ１１で結合されて、ギヤ伝動機構を構
成している。回転ギヤ１１は主連結ブロック７ａに回転
可能に支持されていて、２つの固定ギヤの回転方向を互
いに逆にする。固定ギヤ１４と固定ギヤ１５の半径の比
を２：１にすることによって、主連結ブロック７ａの回
転に対し、振動子ブロック１ａの回転を、方向が逆で回
転量を同じにしてある。同様の動きはギヤの代わりにベ
ルトを使っても実現できることは自明であるので説明は
省略する。またこの例では節点にピボット軸受けを使っ
ているが、実用上は振動子ブロック１ａの回転量も小さ
いことから、ピボット軸受けに代えて、薄板バネを使う
ことで、遊びの無いリンク機構が実現できている。
【００３２】リニアモータ１３はマグネットとコイルで
構成されていて、マグネットは上下動ブロック２ａに、
コイルは主連結ブロック７ａにそれぞれ対向して固定さ
れている。リニアモータ１３はコイルに電流を流すこと
でマグネットとコイルの間に力を発生することができ
る。上下動ブロック２ａが高速に上昇あるいは下降動作
をしているときは、主連結ブロック７ａをストッパ１２
に押し付けるように、ランディングあるいはボンディン
グするときは、ツール先端８にボンディングに必要な押
圧力を与えるように、コイルに流す電流はコントロール
される。因みに、φ３０μｍのＡｌワイヤのワイヤボン
ディング装置の例では、主連結ブロック７ａをストッパ
１２に押し付ける力はホールド荷重と呼ばれ、ツール先
端の力に換算して１．５Ｎ、ボンディングするときの力
はボンド荷重と呼ばれ、０．３Ｎないし０．４Ｎであ
る。
【００３３】上下動ブロック２ａは図示していない上下
動機構に固定されて使われる。ロータリヘッド型のボン
ディング装置では、やはり図示していない上下動する回
転軸に固定されて使われることもある。ボンディングの
ために、図示していない上下動機構の動きによって、上
下動ブロック２ａが下降してきて、ツール先端８がラン
ディングしたときに、ストッパ１２に付けられた図示し
ていないセンサによって、主連結ブロック７ａがストッ
パ１２から離れる瞬間が捉えられ、それが上下動機構に
フィードバックされ、その後の上下動ブロック２ａの下
降がコントロールされ，沈み込み動作が完了する。
【００３４】本実施例においては、原理が分かり易い構
造の例を示したが、ギヤ伝動機構の摩擦と遊びを少なく
する工夫が要る。
【００３５】
【実施例２】図２に本発明の請求項３に記載の１実施例
を示す。本実施例では、実施例１にあったギヤが無くな
って、新たに従連結ブロック１７とスライダ１８が加わ
った。振動子ブロック１ｂの構成、主連結ブロック７ｂ
によるリンク機構、リニアモータ１３およびストッパ１
２の働き、上下動ブロック２ｂの固定および動きについ
ては、実施例１と同じであるため説明は省略し、以下、
従連結ブロック１７について説明する。
【００３６】従連結ブロック１７は、上下動ブロック２
ｂとスライダ１８を介して水平に動けるように結合し、
振動子ブロック１ｂとは端点１９でピボット軸受けを介
して紙面に垂直な回転軸で回転可能に結合してリンク機
構を構成している。上下動ブロック２ｂが垂直に上下動
するに対し、端点１９ａは公転中心９を通って公転軸に
直交する水平な直線上を動く。従連結ブロック１７の振
動子ブロック１ｂとの節点は厳密には端点１９ａを通る
紙面に垂直な直線上にある。
【００３７】主連結ブロック７ｂと従連結ブロック１７
の組み合わせによる働きで前述の作用を実現している。
この例では、節点にピボット軸受けを使っているが、こ
れに代えて薄板バネを使うことによって、遊びのないリ
ンク機構が実現できる。
【００３８】
【実施例３】図１に本発明の請求項５に記載の１実施例
を示す。実施例２との違いは、従連結ブロックの結合が
スライド機構から回転機構に変わったことである。従連
結ブロック２２は上下動ブロック２ｃと第４結合点２０
でピボット軸受けを介して紙面に垂直な回転軸で回転可
能に結合し、振動子ブロック１とは端点１９ｂでピボッ
ト軸受けを介して紙面に垂直な回転軸で回転可能に結合
し、リンク機構を構成している。厳密には、それぞれの
節点の位置は第４結合点２０、端点１９を通る紙面に垂
直なそれぞれの直線上である。
【００３９】主連結ブロック７ｂと従連結ブロック２２
の組み合わせによる働きで前述の作用を実現している。
本実施例についてボンディングのときの動きを以下に説
明する。
【００４０】図５に本実施例について、ツール先端８が
ランディングで下降を止めた後、上下動ブロック２ｃが
さらに下降を続けたときの振動子ブロック１ｃ、主連結
ブロック７ｂおよび従連結ブロック２２の動きをスケル
トン（ＳＫＥＬＥＴＯＮ）で示す。ランディング直後、
下降途中および下降終了時の３つの状態を抽象的に動き
を誇張して表現している。ツール先端８を中心に振動子
ブロック１ｃが回転するように動く様子が分かる。
【００４１】図６に本実施例について、上下動ブロック
２ｃが下降を止めた後のボンディング中の振動子ブロッ
ク１ｃ、主連結ブロック７ｂおよび従連結ブロック２２
の動きをスケルトン（ＳＫＥＬＥＴＯＮ）で示す。ボン
ディング開始、ボンディング途中およびボンディング終
了時の３つの状態を抽象的に動きを誇張して表現してい
る。ツール先端８に押圧力と超音波振動が加わってボン
ディングが進行していく過程で接合物が塑性変形してつ
ぶれ、ツール先端８が下降していく様子を表していて、
ツール先端８の水平方向の動きは無く、ツール先端８は
垂直に下降していく様子が分かる
【００４２】本実施例では、節点にピボット軸受けを使
っているが、これに代えて薄板バネを使うことによっ
て、遊びのないリンク機構が実現できている。
【００４３】半導体等の組み立てにおけるインナリード
をボンディングするシングルポイントＴＡＢボンディン
グ装置や、μＢＧＡをボンディングする装置に対し、本
実施例のボンディングヘッドはツールを専用ツールにす
るだけで適用可能であるが、ワイヤボンディング装置で
は、図示していないワイヤを案内する機構や、やはり図
示していないワイヤクランパを必要とする。φ５０μｍ
以下の細いワイヤ用のウェッジボンディング装置ではワ
イヤをクランプして引きちぎるカット動作やツール下に
ワイヤを供給するフィード動作をさせる機構（図示して
いない）を使ったり、ボールボンディング装置ではワイ
ヤの先端にボールを作るために電気トーチを使ったり、
φ１００μｍ以上の太いワイヤ用のウェッジボンディン
グ装置ではワイヤに切り込みを入れるためのカッタ（図
示していない）を使ったりする。これらについては本発
明の構成とは直接関係することは無いため図示および説
明は省いた。
【００４４】以上、本発明について、主に細いワイヤ用
のウェッジボンディング装置の例で説明してきたが、φ
５００μｍの太いワイヤ用では、ボンド荷重が１０Ｎ、
超音波振動の電力が数１０Ｗ、沈み込み量が０．４５ｍ
ｍとボンディングヘッドのサイズ、動き量および質量も
大きくなるが、表および図を含め、ほぼ同じ説明にな
る。また、ボールボンディング装置についても、ボンデ
ィングヘッドの基本的な機能は同じであり、ウェッジボ
ンディング装置に限らず本発明は適用可能である。
【００４５】
【発明の効果】本発明にもとづくボンディング装置のボ
ンディングヘッドにおける振動子ブロックの支持方法は
次に記載する効果を奏する。
【００４６】ボンディング対象ワークとの干渉の恐れの
無い振動子ブロックの支持機構であって、かつランディ
ング後、ツール先端の水平方向移動量が従来と比べて少
なく、高精度で大型のワークもボンディングできる装置
が設計できる。
【００４７】さらには、撃力に係わるツール先端の等価
質量を、振動子ブロックの質量よりも小さくでき、ボン
ディングの高信頼性化ないしは高速化を可能とする。
【００４８】機械的構造が簡素でボンディングヘッドの
小型化、軽量化が可能で、特にはロータリヘッド型のボ
ンディング装置に適用して、効果が大きい。
【００４９】以上，本発明により、高汎用性、高信頼
性、高精度でかつ生産性の高いボンディング装置を安定
に供給できるようになり、高密度実装の半導体デバイス
のみならず各種電子デバイスの生産に大いに貢献するこ
とが期待できる。
【００５０】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の請求項５記載の１実施例を示す平面図
である。
【図２】本発明の請求項３記載の１実施例を示す平面図
である。
【図３】本発明の請求項１記載の１実施例を示す平面図
である。
【図４】本発明を使用しない従来の支点支持方式の１例
を示す平面図である。
【図５】本発明の請求項５記載の１実施例について、ラ
ンディング後、振動子ブロックおよび連結ブロックの動
作の様態を示すスケルトン（ＳＫＥＬＥＴＯＮ）であ
る。
【図６】本発明の請求項５記載の１実施例について、ボ
ンディング中、振動子ブロックおよび連結ブロックの動
作の様態を示すスケルトン（ＳＫＥＬＥＴＯＮ）であ
る。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ，１ｃ、１ｄ 振動子ブロック ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ 上下動ブロック ３ ホーン ４ ツール ５ 超音波振動子 ６ ホルダ ７ａ、７ｂ 主連結ブロック ８ ツール先端 ９ 公転中心 １０ 自転中心 １１ 回転ギヤ １２ ストッパ １３ リニアモータ １４、１５ 固定ギヤ １６ ツールセットビス １７、２２ 従連結ブロック １８ スライダ １９ａ，１９ｂ 端点 ２０ 第４結合点 ２１ 支点

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 上下に動作する上下動ブロックと、ツー
    ル、ホーン、超音波振動子及びホルダよりなる振動子ブ
    ロックと、連結ブロックとで主に構成されるボンディン
    グ装置のボンディングヘッドにおいて、前記振動子ブロ
    ックの中心を自転中心とし、前記ツール先端の真上にあ
    って上下動ブロック上の点を公転中心、前記自転中心か
    ら前記ツール先端までの距離と等しい距離を公転半径と
    した円の円周上を前記自転中心が移動して、前記振動子
    ブロックが前記上下動ブロックに対し自転しながら公転
    できるように、自転軸と公転軸は平行に前記連結ブロッ
    クを介して前記振動子ブロックと前記上下動ブロックを
    結合し、かつ、前記自転と前記公転の回転方向が互いに
    逆で回転量が等しくなるようにギヤないしベルト伝動機
    構を介して前記振動子ブロックと前記上下動ブロックを
    結合することによって、ボンディング動作のために前記
    上下動ブロックが前記振動子ブロックとともに垂直に下
    降し、前記ツールの先端が接合物を挟んで被接合面にラ
    ンディングした後、さらに前記上下動ブロックが下降を
    続けた時に、前記振動子ブロックが前記ツール先端を回
    転中心として回転するように動くようにしたボンディン
    グ装置のボンディングヘッドにおける振動子ブロックの
    支持方法。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の振動子ブロックの上下動
    ブロックへの結合方法において、前記自転と前記公転の
    回転方向が互いに逆で回転量が等しくなるようにギヤな
    いしベルト伝動機構を介して前記振動子ブロックと前記
    上下動ブロックを結合するのに代えて、前記振動子ブロ
    ック上の点で、前記自転中心に対し前記ツールと反対側
    の端にあって、前記自転中心からの水平距離が前記ツー
    ル先端までの水平距離に等しい点（以下端点と呼ぶ）、
    が水平に移動可能で、かつ前記振動子ブロックが前記端
    点で回転可能に、さらには回転軸が前記自転軸あるいは
    前記公転軸と平行になるように、回転機構とスライド機
    構を備えた、前記連結ブロックとは別の連結ブロックを
    介して前記振動子ブロックを前記上下動ブロックに結合
    するようにして、前記自転と前記公転の回転方向が互い
    に逆で回転量がほぼ等しくなるようにした請求項１記載
    のボンディング装置のボンディングヘッドにおける振動
    子ブロックの支持方法。
  3. 【請求項３】 前記端点は前記自転中心に対し前記ツー
    ル先端と点対称の点とし、前記端点が動く高さは前記公
    転中心と同じとすることによって、ランディング後のツ
    ール先端の水平方向移動量を極小とすることを特徴とす
    る請求項２記載のボンディング装置のボンディングヘッ
    ドにおける振動子ブロックの支持方法
  4. 【請求項４】 請求項１記載の振動子ブロックの上下動
    ブロックへの結合方法において、前記自転と前記公転の
    回転方向が互いに逆で回転量が等しくなるようにギヤな
    いしベルト伝動機構を介して前記振動子ブロックと前記
    上下動ブロックを結合するのに代えて、前記振動子ブロ
    ック上の点で、前記自転中心に対し前記ツールと反対側
    の端にあって、前記自転中心からの水平距離が前記ツー
    ル先端までの水平距離に等しい点（以下端点と呼ぶ）、
    が前記上下動ブロック上にあって、前記公転中心からの
    水平距離が前記振動子ブロックの前記ツール先端から前
    記端点までの水平距離に等しい点（以下第４結合点と呼
    ぶ）、を中心とする円の円周上を移動するように，かつ
    前記振動子ブロックが前記端店で回転可能に、さらには
    回転軸が前記自転軸あるいは前記公転軸と平行になるよ
    うに、回転機構を備えた、前記連結ブロックとは別の連
    結ブロックを介して前記振動子ブロックを前記上下動ブ
    ロックに結合するようにして、前記自転と前記公転の回
    転方向が互いに逆で回転量がほぼ等しくなるようにした
    請求項１記載のボンディング装置のボンディングヘッド
    における振動子ブロックの支持方法。
  5. 【請求項５】 ランディング前の前記公転中心から前記
    ツール先端までの距離の半分を１として、前記公転中心
    の高さを基準とした前記第４結合点の高さをｈ、回転半
    径である前記第４結合点から前記端点までの距離をｒと
    したときに、ｒとｈの関係が 【数１】 となるように、あるいは前記第４結合点の高さが前記公
    転中心付近のときには、ｒとｈの関係が 【数２】 となるように、前記第４結合点および前記端点の位置を
    決めることによって、ランディング後のツール先端の水
    平方向移動量を極小とすることを特徴とする請求項４記
    載のボンディング装置のボンディングヘッドにおける振
    動子ブロックの支持方法。
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