JP2003297872A - ボンディング装置 - Google Patents

ボンディング装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】キャピラリをボンディング面に対してほぼ垂直
に上下動させることができ、かつボンディングエリアの
広いワークもボンディングが可能である。 【解決手段】キャピラリ１１を保持した超音波ホーン１
０、超音波ホーン１０を保持したホーンホルダ１３、ホ
ーンホルダ１３を支軸２１で回転自在に支承し，揺動自
在に取付けられたスイングアーム２０、支軸３０で回転
自在に支承され，ホーンホルダ１３に連結軸３３で回転
自在に支承された補助アーム３２、ホーンホルダ１３を
駆動させる駆動モータ４０とを備え、支軸２１は、キャ
ピラリ１１の先端１１ａの水平線Ａ上の仮想中心Ｂのほ
ぼ垂直線Ｃ上に設けられ、支軸３０は、回転中心２１ａ
の後方で該回転中心２１ａとほぼ等しい高さに設けら
れ、連結軸３３は、キャピラリ１１の先端１１ａから支
軸２１を結んだ線Ｄの延長と、仮想中心Ｂから支軸３０
を結んだ線Ｅの延長との交差点に設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、ボンディング装置
に係り、特にボンディングエリアの大きなワークのボン
ディングに好適なボンディング装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】バンプ形成又はワイヤ接続等を行うワイ
ヤボンディング装置は、一般に次の２つに大別される。 【０００３】第１は垂直駆動タイプであり、垂直なガイ
ド部を有するリニヤガイドにスライダを上下動可能に設
け、キャピラリを保持した超音波ホーンをホーンホルダ
に取付け、ホーンホルダを前記スライダに固定してい
る。なお、この種の垂直駆動タイプとして、例えば特許
第３２２０４８３号公報が挙げられる。 【０００４】第２は支点揺動タイプであり、キャピラリ
を保持した超音波ホーンをホーンホルダに取付け、ホー
ンホルダを支持する十字板ばねの支点を中心として揺動
させるか、又はホーンホルダを回転自在に支承された支
軸に固定し、支軸を中心として揺動させる。なお、この
種の支点揺動タイプとして、例えば特許第２８１４１５
４号公報、特許第２８６０６５０号公報等が挙げられ
る。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】第１の垂直駆動タイプ
は、リニヤガイドの長さを、キャピラリがワークに当接
するに十分な長さにする必要があり、ワークのボンディ
ング面の水平面より下方に延在させている。このため、
ワークは、リニヤガイドに当接しない大きさに限定され
る。また超音波ホーン、ホーンホルダ、スライダ等より
なる重量物である駆動部を上下動させるので、高速駆動
させると慣性が大きく、特に小ボールのボンディングは
困難になる。 【０００６】第２の支点揺動タイプは、キャピラリがワ
ークに当接した状態においては、キャピラリはワークに
対して垂直である必要があるので、ホーンホルダの回転
中心である支点又は支軸は、キャピラリの先端と同じ高
さとなっている。このため、ワークのボンディング面の
水平面上にホーンホルダ及び支点又は支軸が位置し、前
記第１の垂直駆動タイプと同様に、ワークの大きさが限
定される。またキャピラリは支点又は支軸を中心として
揺動するので、キャピラリをほぼ垂直に上下動させるに
は、前後方向（超音波ホーンの軸心方向）の補正が必要
となる。 【０００７】本発明の課題は、キャピラリをボンディン
グ面に対してほぼ垂直に上下動させることができ、かつ
ボンディングエリアの広いワークもボンディングが可能
な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
の本発明の手段は、キャピラリを一端に保持した超音波
ホーンと、この超音波ホーンを保持したホーンホルダ
と、このホーンホルダを回転自在に支承し，上方部がボ
ンディングヘッドに揺動自在に取付けられたスイングア
ームと、前方側が前記ボンディングヘッドに回転自在に
支承され，後方側が前記ホーンホルダに回転自在に支承
された補助アームと、前記ホーンホルダの後方側を駆動
させる駆動モータとを備え、前記ホーンホルダの前記ス
イングアームに対する回転中心は、前記キャピラリの先
端の水平線上の仮想中心のほぼ垂直線上に設けられ、前
記補助アームの前記ボンディングヘッドに対する回転中
心は、前記ホーンホルダの前記スイングアームに対する
前記回転中心の後方で該回転中心とほぼ等しい高さに設
けられ、前記補助アームの前記ホーンホルダに対する回
転中心は、前記キャピラリの先端から前記ホーンホルダ
の前記スイングアームに対する前記回転中心を結んだ線
の延長と、前記仮想中心から前記補助アームの前記ボン
ディングヘッドに対する回転中心を結んだ線の延長との
交差点に設けられていることを特徴とする。 【０００９】 【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態を図により
説明する。図１、図３乃至図５に示すように、超音波ホ
ーン１０の端部にはキャピラリ１１が固定されており、
キャピラリ１１には図示しないワイヤスプールに巻回さ
れたワイヤ１２が挿通されている。超音波ホーン１０
は、ホーンホルダ１３の下面に形成された凹部に配設さ
れ、超音波ホーン１０の振動の節となる節部１４ａを有
する連結板１４を介してホーンホルダ１３に固定されて
いる。また超音波ホーン１０の上方には、ワイヤ１２を
クランプするワイヤクランパ１５を有するクランプアー
ム１６が配設されており、クランプアーム１６はホーン
ホルダ１３に固定されている。 【００１０】図１乃至図５に示すように、ホーンホルダ
１３は、下方が開放したスイングアーム２０の二又形状
の内側に配設され、ホーンホルダ１３の両側面にそれぞ
れ固定された支軸２１は軸受２２を介して前記スイング
アーム２０に回転自在に支承されている。スイングアー
ム２０の上面の両側は、十字板ばね２３を介して固定ブ
ロック２４に固定されており、固定ブロック２４はボン
ディングヘッド２５に固定されている。従って、スイン
グアーム２０は、十字板ばね２３の支点２３ａを中心と
して揺動する。前記支軸２１の中心２１ａは、図６
（ａ）に示すように、キャピラリ１１の水平線Ａ上の仮
想中心Ｂに垂直な垂直線Ｃ上で、かつ仮想中心Ｂより上
方部となっている。なお、図示しないが、ボンディング
ヘッド２５の上面はＸＹ軸方向に駆動されるＸＹテーブ
ルに固定されており、ＸＹテーブルはボンディング装置
の架台の天上部に固定されている。 【００１１】図１（ｂ）、図３及び図５に示すように、
支軸２１の後方のボンディングヘッド２５の両側面に
は、支軸３０が軸受３１を介して回転自在に支承されて
おり、支軸３０には補助アーム３２が固定されている。
補助アーム３２は、連結軸３３を介してホーンホルダ１
３に回転自在に支承されている。図６（ａ）に示すよう
に、連結軸３３の中心３３ａは、キャピラリ１１の先端
１１ａから支軸２１を結んだ線Ｄの延長と、仮想中心Ｂ
から支軸３０の中心３０ａを結んだ線Ｅの延長の交差点
となっている。 【００１２】図１（ｂ）、図４及び図５に示すように、
前記ホーンホルダ１３の後端は、駆動モータ４０によっ
て駆動される。駆動モータ４０は、２個のコイル４１
と、このコイル４１の外側に配設された永久磁石４２
と、永久磁石４２の外側及びコイル４１間にそれぞれ配
設されたヨーク４３とからなっている。コイル４１はコ
イルホルダ４４に保持されており、コイルホルダ４４は
ホーンホルダ１３の後端の中央部に固定されている。永
久磁石４２及びヨーク４３は、ボンディングヘッド２５
に固定されている。 【００１３】次に作用について説明する。図６（ａ）は
キャピラリ１１がワーク５０のボンディング面に接触し
ている状態を示す。この状態より、キャピラリ１１を一
定量上昇させる方向に駆動モータ４０のコイル４１に電
流が供給される。これにより、コイル４１は矢印Ｆ方向
に移動し、コイル４１が取付けられたホーンホルダ１３
の後端側を支持する補助アーム３２は、支軸３０の中心
３０ａを支点として矢印Ｆ方向に揺動し、図６（ｂ）に
示すように、連結軸３３の中心３３ａは中心３３ｂの位
置に移動する。この補助アーム３２の揺動に伴い、ホー
ンホルダ１３を回転自在に支承しているスイングアーム
２０は、十字板ばね２３の支点２３ａを中心として円弧
運動をし、支軸２１の中心２１ａは中心２１ｂの位置に
移動する。これにより、キャピラリ１１の先端１１ａ
は、中心３３ｂと中心２１ｂを結んだ線Ｄ’の延長線上
の先端１１ｂの位置に上昇する。この状態においては、
中心３３ｂと支軸３０の中心３０ａを結んだ線Ｅ’の延
長と、支点２３ａと中心２１ｂとを結んだ線Ｃ’の延長
が交差する点Ｂ’がキャピラリ１１の先端１１ｂに対す
る上下駆動の仮想中心となる。この時の仮想中心Ｂ’の
高さはキャピラリ１１の先端１１ｂの高さとほぼ等しく
なるため、キャピラリ１１の先端の上昇に伴うＹ軸方向
（超音波ホーン１０の軸心方向）の移動量は非常に小さ
い。即ち、仮想中心Ｂ’とキャピラリ１１の先端１１ｂ
を結んだ線Ａ’は線Ａとほぼ平行になり、キャピラリ１
１はほぼ垂直に上昇する。即ち、図７に示すように、キ
ャピラリ先端の前後移動量は、従来装置の支点揺動タイ
プは非常に大きいが、本装置は非常に小さくなる。 【００１４】このように、キャピラリ１１を保持した超
音波ホーン１０と、超音波ホーン１０を保持したホーン
ホルダ１３と、ホーンホルダ１３を支軸２１で回転自在
に支承し，上方部がボンディングヘッドに揺動自在に取
付けられたスイングアーム２０と、ボンディングヘッド
に支軸３０で回転自在に支承され，かつホーンホルダ１
３に連結軸３３で回転自在に支承された補助アーム３２
と、ホーンホルダを駆動させる駆動モータ４０とを備
え、ホーンホルダ１３のスイングアーム２０に対する回
転中心２１ａは、キャピラリ１１の先端１１ａの水平線
Ａ上の仮想中心Ｂのほぼ垂直線Ｃ上に設けられ、補助ア
ーム３２のボンディングヘッド２５に対する回転中心３
０ａは、回転中心２１ａの後方で該回転中心２１ａとほ
ぼ等しい高さに設けられ、補助アーム３２のホーンホル
ダ１３に対する回転中心３３ａは、キャピラリ１１の先
端１１ａから前記回転中心２１ａを結んだ線Ｄの延長
と、仮想中心Ｂから回転中心３０ａを結んだ線Ｅの延長
との交差点に設けられているので、キャピラリ１１をボ
ンディング面に対してほぼ垂直に上下動させることがで
き、かつボンディングエリアの広いワークもボンディン
グが可能である。 【００１５】 【発明の効果】本発明の請求項１の構成によれば、キャ
ピラリ１１をボンディング面に対してほぼ垂直に上下動
させることができ、かつボンディングエリアの広いワー
クもボンディングが可能である。
【図面の簡単な説明】 【図１】本発明のボンディング装置の一実施の形態を示
し、（ａ）は上方側より見た外観斜視図、（ｂ）は裏面
側より見た外観斜視図である。 【図２】図１の平面図である。 【図３】図２の正面図である。 【図４】図２の４−４線断面図である。 【図５】図２の裏面図である。 【図６】本発明のボンディング装置の作動原理を示し、
（ａ）はキャピラリがワークに当接した状態の要部正面
図、（ｂ）はキャピラリが上昇した状態の要部正面図で
ある。 【図７】キャピラリの上下移動に伴うキャピラリ先端の
前後移動量の本装置と従来装置との比較図である。 【符号の説明】 １０ 超音波ホーン １１ キャピラリ １１ａ，１１ｂ キャピラリ１１の先端 １２ ワイヤ １３ ホーンホルダ ２０ スイングアーム ２１ 支軸 ２１ａ，２１ｂ 支軸２１の中心 ２３ 十字板ばね ２３ａ 十字板ばね２３の支点 ２５ ボンディングヘッド ３０ 支軸 ３０ａ 支軸３０の中心 ３２ 補助アーム ３３ 連結軸 ３３ａ，３３ｂ 連結軸３３の中心 ４０ 駆動モータ ４１ コイル ４２ 永久磁石 Ａ キャピラリ１１の先端１１ａの水平線 Ｂ 仮想中心 Ｃ 仮想中心Ｂと支軸２１の中心２１ａを結んだ線 Ｄ キャピラリ１１の先端１１ａと中心２１ａを結ん
だ線 Ｅ 仮想中心Ｂと支軸３０の中心３０ａを結んだ線

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 キャピラリを一端に保持した超音波ホー
    ンと、この超音波ホーンを保持したホーンホルダと、こ
    のホーンホルダを回転自在に支承し，上方部がボンディ
    ングヘッドに揺動自在に取付けられたスイングアーム
    と、前方側が前記ボンディングヘッドに回転自在に支承
    され，後方側が前記ホーンホルダに回転自在に支承され
    た補助アームと、前記ホーンホルダの後方側を駆動させ
    る駆動モータとを備え、 前記ホーンホルダの前記スイングアームに対する回転中
    心は、前記キャピラリの先端の水平線上の仮想中心のほ
    ぼ垂直線上に設けられ、前記補助アームの前記ボンディ
    ングヘッドに対する回転中心は、前記ホーンホルダの前
    記スイングアームに対する前記回転中心の後方で該回転
    中心とほぼ等しい高さに設けられ、前記補助アームの前
    記ホーンホルダに対する回転中心は、前記キャピラリの
    先端から前記ホーンホルダの前記スイングアームに対す
    る前記回転中心を結んだ線の延長と、前記仮想中心から
    前記補助アームの前記ボンディングヘッドに対する回転
    中心を結んだ線の延長との交差点に設けられていること
    を特徴とするボンディング装置。
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