JP2001144134A5 - ボンディング装置のボンディングヘッド - Google Patents

Description

本発明の或る側面によれば、振動子ブロックについての公転中心（上下動ブロックの枢支点）とツール先端とが、振動子ブロックについての自転中心（振動子ブロックの枢支点）から等距離に有り、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が等しくなるように設定しておけば、これら両角は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（公転中心及びツール先端）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。

本発明の別の側面によれば、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。

本発明の更に別の側面によれば、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−Ｒｕｓｓｅｌ）の機構として機構学の教科書に説明されている。

本発明の更に別の側面によれば、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。

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、前記した発明の側面の説明同様、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。

【００２４】
本発明の更に別の側面によれば、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。

図３に本発明の第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。

図２に本発明の第２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１２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。

図１に本発明の第３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。

【００５０】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第３実施例を示す平面図である。
【図２】本発明の第２実施例を示す平面図である。
【図３】本発明の第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。

Claims (4)

1. ボンディング装置のボンディングヘッドであって、
   上下に動作する上下動ブロックと、
   ボンディングツールを備えた振動子ブロックと、
   それぞれ前記両ブロックに設けられた枢支点に枢支された２端部を有し、前記両枢支点間の距離が、前記振動子ブロックの前記枢支点とボンディングツールの先端との間の距離に概ね等しくなるようにされた連結ブロックと、
   前記振動子ブロックに対して、前記上下動ブロックの前記枢支点を中心として傾動する向きの駆動力を与える駆動手段と、
   前記振動子ブロックが、前記上下動ブロックの前記枢支点を中心として傾動する際に、同傾動運動の傾動角に概ね等しい回動角をもって、前記振動子ブロックを前記振動子ブロックの前記枢支点を中心として逆方向に回動させるための回動手段とを有することにより、
   前記ボンディングツールの先端が、直線的に変位するようにしたことを特徴とするボンディングヘッド。
2. 前記回動手段が、ギヤ又はベルト伝動機構を含むことを特徴とする請求項１に記載のボンディングヘッド。
3. 前記回動手段が、前記上下動ブロック及び前記振動子ブロックに各端が枢支された従連結ブロックを含むことを特徴とする請求項１に記載のボンディングヘッド。
4. 前記回動手段が、前記上下動ブロック及び前記振動子ブロック間に設けられたスライダを含むことを特徴とする請求項１に記載のボンディングヘッド。