JP2004134426A - 電子部品のボンディング装置およびボンディングツール - Google Patents
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Abstract
【課題】低コストで安定した振動を行わせながら安定したボンディングを行うことができる電子部品のボンディング装置およびボンディングツールを提供することを目的とする。
【解決手段】電子部品を荷重と振動によって圧着するボンディングツール１４において、一方側の端部に振動子１７が装着された横長のホーン１５の定在波振動の腹に相当する位置に、長さ方向に直交する上下方向の貫通孔１５ｂを設ける。圧着子３０を貫通孔１５ｂに着脱自在に装着する際には、ホーン１５の長さ方向に設けられた締結孔１５ｄを介してボルト１８を圧着子３０の貫通孔３０ｅに挿通させ、ホーン１５に設けられたねじ孔に締結することにより、振動伝達方向の締結力によって圧着子３０を固定する。これにより簡単な構造で安定した振動伝達特性を得ることができる。
【選択図】 図４
【解決手段】電子部品を荷重と振動によって圧着するボンディングツール１４において、一方側の端部に振動子１７が装着された横長のホーン１５の定在波振動の腹に相当する位置に、長さ方向に直交する上下方向の貫通孔１５ｂを設ける。圧着子３０を貫通孔１５ｂに着脱自在に装着する際には、ホーン１５の長さ方向に設けられた締結孔１５ｄを介してボルト１８を圧着子３０の貫通孔３０ｅに挿通させ、ホーン１５に設けられたねじ孔に締結することにより、振動伝達方向の締結力によって圧着子３０を固定する。これにより簡単な構造で安定した振動伝達特性を得ることができる。
【選択図】 図４
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フリップチップなどの電子部品を基板の電極などの被接合面にボンディングする電子部品のボンディング装置およびボンディングツールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品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、電子部品を被接合面に対して押圧しながら電子部品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電子部品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、このホーンに備えられた圧着子によって電子部品に荷重と振動を作用させながら、電子部品を被接合面に圧着してボンディングするようになっている。圧着子にはボンディング時の負荷（荷重と振動）が作用するため、繰り返し使用によってその下面（電子部品の吸着面）が摩耗しやすい。この摩耗が甚しくなると正常なボンディングを行うことが出来なくなるため、定期的に圧着子を交換せねばならない。従来はこの圧着子の交換は、ホーン全体を交換するか、あるいは圧着子が別部品でホーン本体に対して着脱可能である場合には、この別部品のみを交換することにより行われていた（例えば特許文献１参照）
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−２１１５８９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ホーン全体を交換する場合には、高価な部品であるホーンを消耗部品として廃却することになり、ランニングコストが上昇する。また、圧着子のみを着脱して交換する場合においても、従来のボンディングツールでは圧着子のホーン本体への締結方法に起因して取り付け状態が不安定で、安定した固着状態の再現が困難なことがあり、したがって振動特性が変動しやすく安定したボンディングが行えない場合があった。
【０００５】
そこで本発明は、低コストで安定した振動を行わせながら安定したボンディングを行うことができる電子部品のボンディング装置およびボンディングツールを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の電子部品のボンディング装置は、電子部品に荷重と振動を作用させながらこの電子部品を被接合面に圧着する電子部品のボンディング装置であって、前記電子部品に当接するボンディングツールと、このボンディングツールを前記電子部品に押圧する押圧手段とを備え、前記ボンディングツールは、横長のホーンと、このホーンに振動を付与する振動子と、前記ホーンの定在波振動の腹に相当する位置に前記ホーンの長さ方向に直交して設けられた貫通孔と、締結力を前記長さ方向に作用させる締結手段によって前記ホーンに着脱自在に締結され先端部が前記電子部品に当接する圧着子とを有する。
【０００７】
請求項２記載のボンディングツールは、電子部品に荷重と振動を作用させながらこの電子部品を被接合面に圧着するボンディングツールであって、横長のホーンと、このホーンに振動を付与する振動子と、前記ホーンの定在波振動の腹に相当する位置に前記ホーンの長さ方向に直交して設けられた貫通孔と、締結力を前記長さ方向に作用させる締結手段によって前記ホーンに着脱自在に締結され先端部が前記電子部品に当接してこの電子部品を押圧する圧着子とを有する。
【０００８】
本発明によれば、電子部品に当接して押圧する圧着子を、締結力を前記長さ方向に作用させる締結手段によって前記ホーンに着脱自在に締結することにより、簡単な構造で安定した振動伝達特性を得ることができ、低コストで安定した振動を行わせながら安定したボンディングを行うことができるる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１の電子部品のボンディング装置の正面図、図２は本発明の実施の形態１の電子部品のボンディングツールの斜視図、図３は本発明の実施の形態１の電子部品のボンディングツールの正面図、図４、図６は本発明の実施の形態１の電子部品のボンディングツールの部分斜視図、図５は本発明の実施の形態１の電子部品のボンディングツールの部分断面図である。
【００１０】
まず、図１を参照して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。
【００１１】
図１において、上面が電子部品の被接合面である基板４６は基板ホルダ４７上に載せられており、基板ホルダ４７はテーブル４８上に載せられている。テーブル４８は可動テーブルであって、基板４６をＸ方向やＹ方向へ水平移動させ、基板４６を所定の位置に位置決めする。テーブル４８は電子部品４０に対して基板４６を相対的に移動させる位置決め手段となっている。
【００１２】
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例えばフリップチップなどのバンプ付きの電子部品４０と基板４６の間に位置させ、その状態で電子部品４０と基板４６の位置をカメラ４２で観察する。
【００１３】
５３は認識部であり、カメラ４２で撮像された電子部品４０や基板４６の画像を認識してこれらの位置を検出する。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すなわちボンディングヘッド１０の昇降動作を制御し、テーブル制御部５２を介してテーブル４８すなわち基板４６の位置決めを行う。また主制御部５０は、認識部５３によって検出された電子部品４０と基板４６の位置より、水平面内における両者の位置ずれを演算し、この位置ずれを補正するようにテーブル４８を駆動する。さらに主制御部５０には、荷重制御部５４と吸引装置５６が接続されている。
【００１４】
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４０を基板４６に押し付ける押圧荷重が制御される。吸引装置５６は主制御部５０からの指令によってボンディングツール１４による電子部品４０の吸引・吸引解除を行う。超音波振動子から成る振動子１７は、超音波振動子駆動部５５を介して主制御部５０に接続されており、主制御部５０からの指令に従って超音波振動を行う。
【００１５】
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。ブロック１３の側部には吸着パッド１９を備えた突部１３ａが設けられており、吸着パッド１９はボンディングツール１４の上面に当接している。突部１３ａは吸引装置５６に接続されており、後述するように吸着パッド１９がホーン１５の上面に当接することにより、吸引装置５６によって電子部品４０の吸着保持ができるようになっている。
【００１６】
以下、図２、図３を参照してボンディングツール１４について説明する。図２はブロック１３から取り外した状態のボンディングツール１４の斜め上方からの斜視図であり、また図３は、ボンディングツール１４の正面図とともに、振動子１７によってホーン１５に誘起される定在波振動の振幅のグラフを示している。
【００１７】
図２に示すように、ボンディングツール１４は横長のホーン１５を主体としている。ホーン１５は金属材料（例えばステンレス、アルミニウム、チタン等）等から成り、矩形断面を有する棒状体となっており、ホーン１５の１方側の側端部には振動子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の長手方向に沿った矢印ａ方向に縦振動が付与される。従って振動子１７は、ホーン１５の長手方向に沿った方向に振動を付与する振動付与手段となっている。
【００１８】
ホーン１５の両側面には、それぞれリブ１５ｃがホーン１５と一体的に２カ所づつ中心振り分け配置で設けられている。２つのリブ１５ｃの間の寸法は、振動成分を固定することによる振動の減衰を極小にするために、振動子１７によって付与される縦振動の半波長（Ｌ／２）に等しくなるように設定される（図３参照）。なお、当該寸法は振動の減衰が許容できる範囲であればよく、必ずしもＬ／２に等しくなくてもよい。
【００１９】
リブ１５ｃはホーン１５から外側に突出して設けられており、リブ１５ｃに設けられた取付穴１５ｆにボルト（図示省略）を挿入してブロック１３に締結することにより、ホーン１５はブロック１３に両持ち支持状態で固定される。すなわち、４個の（２組の）リブ１５ｃは、ホーン１５をブロック１３に固定する固定部となっている。
【００２０】
このホーン１５の固定において、４個のリブ１５ｃをホーン１５の中心点に関して対称に配置していることから、ボンディングツール１４をブロック１３へバランスよく固定することができ、また押圧手段からホーン１５に負荷された荷重をバランスよく支持することができる。なお、リブ１５ｃの個数は４個に限られず、例えばホーン１５の節の上方に２個設けてもよい。要は、ホーン１５に負荷された荷重をバランスよく支持できればよく、この限りにおいてはリブの個数は何個であっても構わない。また取付穴１５ｆにボルトを挿入して締結した状態においてボルトがホーン１５の下面から突出しない構造となっており、ボンディング時に基板上の電子部品などとの干渉を生じることなく固定できるようになっている。
【００２１】
ホーン１５の略中央位置には、上下方向に貫通する貫通孔１５ｂ（図４参照）が設けられており、貫通孔１５ｂには圧着子３０が装着されている。圧着子３０には下方に突出した接合作用部３０ａが設けられている。接合作用部３０ａに電子部品４０が当接した状態で、ボンディングツール１４に押圧荷重を作用させることにより、電子部品４０のバンプは基板４６に押しつけられる。そしてこの状態で振動子１７を駆動してホーン１５に縦振動を付与することにより、電子部品４０は基板４６に荷重と振動により圧着される。このとき、圧着子３０は４つのリブ１５ｃの中央に位置していることから、大きい押圧荷重を必要とする大型部品を対象とする場合にあっても、均一な押圧状態が実現される。
【００２２】
また圧着子３０には、接合作用部３０ａとほぼ同一形状で上方に凸出した振動バランス部３０ｂが設けられている。振動バランス部３０ｂは、ボンディングツール１４において、主として質量バランスを保つことによりホーン１５の上下の振動バランスを保つために設けられている。この振動バランス部３０ｂにより、ホーン１５の振動分布および質量分布はホーン１５の中心軸に対してほぼ対称となり、均一な振動伝達が確保される。
【００２３】
次に、ホーン１５の振動特性について説明する。超音波振動子駆動部５５により振動子１７をホーン１５に応じた適切な周波数（ホーン１５を共振状態にする周波数であれば足りるが、望ましくは４０ｋＨｚ以上７０ｋＨｚ以下であって、さらに６０ｋＨｚ程度であると電子部品のボンディング上望ましい。）で駆動してホーン１５に第１方向の縦振動を付与して共振状態を作り出すことにより、ホーン１５には図３のグラフに示すような定在波振動が発生する。
【００２４】
すなわちホーン１５の定在波振動において、リブ１５ｃの位置は水平方向の変位がほとんどない節となり、リブ１５ｃの中心に位置する圧着子３０の位置は水平方向の振幅が最大となる腹に相当する。そして圧着子３０の振動は接合作用面３１ａを介して電子部品４０に伝達される。なお、圧着子３０の位置はこの定在波振動の腹の位置に一致していることが望ましいが、ホーン１５を固定するリブ１５ｃの略中央に位置している限りにおいては、定在波振動の腹の位置から多少ずれていても良い。
【００２５】
次に、ホーン１５に設けられた真空吸引回路について説明する。図３に示すように、接合作用部３０ａの下面には電子部品を吸着して保持するための吸着孔３０ｃが開孔している。吸着孔３０ｃは圧着子３０の内部に形成された吸引路３０ｄと連通しており、圧着子３０がホーン１５に締結された状態ではホーン１５の内部に設けられた吸引路１６ａと連通する。吸引路１６ａはホーン１５の上面に開孔された真空吸引孔１６ｂと連通している。
【００２６】
ボンディングツール１４がブロック１３に固定された状態において、ブロック１３に設けられた吸着パッド１９がホーン１５の上面に当接することにより（図１参照）、吸着孔３０ｃは吸引路１６ａおよび真空吸引孔１６ｂを介して吸着パッド１９と連通する。すなわち、吸着パッド１９は、真空吸引孔１６ｂと真空吸引源である吸引装置５６（図１参照）とを接続する接続手段となっており、吸引装置５６を駆動してエアを吸引することにより、吸着孔３０ｃから真空吸引し、接合作用部３０ａの下面に電子部品４０を真空吸着して保持することができる。圧着子３０は、電子部品４０を基板４６に対して押圧すると共に、電子部品４０の上面に当接して電子部品４０を吸着して保持する吸着子としての機能を併せ有している。
【００２７】
次に図４、図５を参照して圧着子３０のホーン１５への装着について説明する。ホーン１５の中心部、すなわちホーン１５に振動子１７により誘起される定在波振動の腹に相当する位置には、ホーン１５の長さ方向に直交する上下方向に貫通孔１５ｂが設けられている。図５（ａ）に示すように、貫通孔１５ｂの一方側の内側面には、吸引路１６ａが開孔している。またホーン１５には、貫通孔１５ｂから一方側（図３において右側）の側端面まで長さ方向に貫通する締結孔１５ｄが設けられており、締結孔１５ｄに対向した貫通孔１５ｂの内側面にはねじ孔１５ｅが設けられている。
【００２８】
圧着子３０は上下にそれぞれ接合作用部３０ａ、振動バランス部３０ｂが突出した形状で一体的に形成された直方体形状の部材であり、高さ方向の中央部には貫通孔３０ｅが水平方向に設けられている。さらに一方側の側面には高さ位置合わせ用の凸部３０ｆが設けられている。圧着子３０をホーン１５に装着する際には、圧着子３０を貫通孔１５ｂ内に下方から挿入し、凸部３０ｆをホーン１５の下面に当接させて高さ位置を合わせる。なお凸部３０ｆがあると高さ調整が容易になって望ましいが、これは必須のものではなく、これを設けない場合は治具等を用いて高さ位置を合わせる。そしてこの状態で、締結孔１５ｄを介してボルト１８を貫通孔３０ｅを挿通させ、図５（ｂ）に示すように、ねじ孔１５ｅにボルト１８を螺合させて締結する。すなわち、圧着子３０は貫通孔１５ｂを介してホーン１５の下面から上面を貫いた状態で設けられている。
【００２９】
これにより、吸着孔３０の側面は貫通孔１５ｂの内側面に対してボルト１８の締結力（図５（ｂ）の矢印参照）によって押圧され、ホーン１５に強固に固着される。そしてこの状態では、吸引路３０ｄはホーン１５の吸引路１６ａと連通する。この構成において、ボルト１８およびねじ孔１５ｅは、圧着子３０をホーン１５に着脱自在に締結する締結手段となっており、この締結手段による締結力はホーン１５の長さ方向、すなわち振動子１７の超音波振動を伝達する方向に作用する。
【００３０】
このような構成を採用することにより、圧着子３０のみを着脱して交換する場合において、簡便な構成によって、圧着子３０を超音波振動を伝達する方向の締結力によってホーン１５本体へ強固に固着することができる。これにより、ホーン１５本体と圧着子３０との接触面は十分な面圧で密着した状態となり、再現性のよい安定した振動伝達が実現される。従って電子部品のボンディングに際しては、常に振動特性の変動が少ない安定したボンディングを、低コストで実現することが可能となっている。
【００３１】
なお、上記構成の圧着子３０を装着する場合のホーンの構造として、図６に示すような形状のホーンを用いてもよい。図６（ａ）に示す例では、ホーン１５１において、図４に示す締結孔１５ｄを設ける替わりに、ホーン１５１の本体に中央部から一方側の側端面まで長さ方向に連続する締結溝１５１ｂを設けるようにしている。そして圧着子３０の装着に際しては、ホーン側部１５１ａによって圧着子３０を両側から挟み込んだ状態で、ボルト１８によって圧着子３０を締結するようにしている。
【００３２】
また図６（ｂ）に示すホーン１５２は、図４に示すホーン１５の長さ方向の断面形状を矩形断面から円形断面に変更した構成となっており、上下方向に設けられた貫通孔１５２ｂ内に圧着子３０を挿入した状態で、同様にボルト１８によって圧着子３０をホーン１５２に締結する。
【００３３】
（実施の形態２）
図７は本発明の実施の形態２のボンディングツールの部分斜視図、図８は本発明の実施の形態２の電子部品のボンディングツールの部分断面図である。
【００３４】
図７において、１５３は実施の形態１に示すホーン１５と同様の構成を有するボンディングツールのホーンであり、ホーン１５３の中央部（定在波振動の腹に相当する位置）には、ホーン１５３の長さ方向に直交する上下方向に貫通孔１５３ｂが設けられている。図８（ａ）に示すように、貫通孔１５３ｂ内の右側の内側面には、締結孔１５３ｈが上下方向に貫通して設けられた突出部１５３ｇが内側に向かって突出して設けられており、ホーン１５３の上面および下面と突出部１５３ｇとの間は、それぞれテーパ面１５３ｅ、１５３ｆで連結された形状となっている。
【００３５】
圧着子１３０は、実施の形態１に示す圧着子３０の貫通孔３０ｅを排した構成となっており、圧着子１３０の貫通孔１５３ｂへの固定には、装着部材７０、７１およびボルト７２を用いる。装着部材７０、７１には、それぞれボルト７２に対応したねじ孔７０ａ、貫通孔７１ａおよびテーパ面１５３ｅ、１５３ｆに対応したテーパ面７０ｂ、７１ｂが設けられている。
【００３６】
圧着子１３０の装着に際しては、図８（ｂ）に示すように、まず圧着子１３０を貫通孔１５３ｂに下方から挿入して凸部１３０ｆによって高さ方向の位置合わせを行う。なお凸部１３０ｆは前述のように必須のものではなく、これを設けない場合は治具等を用いて高さ位置を合わせる。次いで装着部材７０、７１を圧着子１３０の側面にそれぞれの側面７０ｃ、７１ｃを沿わせた状態で、貫通孔１５３ｂ内に上下から装着する。これにより、装着部材７０のテーパ面７０ｂはホーン１５３のテーパ面１５３ｅに当接するとともに、装着部材７１のテーパ面７１ｂはテーパ面１５３ｆに当接する。すなわち、圧着子１３０は貫通孔１５３ｂを介してホーン１５３の下面から上面を貫いた状態で設けられている。
【００３７】
これにより、テーパ面７０ｂとテーパ面１５３ｅ、テーパ面７１ｂとテーパ面１５３ｆの相対変位によって水平方向の締結力が発生し（図８（ｂ）の矢印参照）、圧着子１３０は貫通孔１５３ｂの内側面に対して押圧され、ホーン１５３に強固に固着される。そしてこの状態では、吸引路１３０ｄはホーン１５３の吸引路１６ａと連通する。この構成において、装着部材７０、７１、ボルト７２およびテーパ面１５３ｅ、１５３ｆは、圧着子１３０をホーン１５３に着脱自在に締結する締結手段となっており、この締結手段による締結力はホーン１５３の長さ方向に作用する。
【００３８】
（実施の形態３）
図９は本発明の実施の形態３の電子部品のボンディングツールの部分断面図である。本実施の形態３は、実施の形態２においてホーン側に設けられていた締結用のテーパ面を圧着子側に設けるようにした構成例を示している。
【００３９】
図９において、１５４は実施の形態１に示すホーン１５と同様の構成を有するボンディングツールのホーンであり、ホーン１５４の中央部（定在波振動の腹に相当する位置）には、ホーン１５４の長さ方向に直交する上下方向に貫通孔１５４ｂが設けられている。
【００４０】
圧着子１３１は、実施の形態２に示す圧着子１３０の一方側の側面に、テーパ面１３１ｅ、１３１ｆを形成した形状となっている。圧着子１３１の貫通孔１５４ｂへの固定には、装着部材７４、７５およびボルト７３を用いる。装着部材７４、７５には、それぞれボルト７３に対応したねじ孔７４ａ、貫通孔７５ａおよびテーパ面１３１ｅ、１３１ｆに対応したテーパ面７４ｂ、７５ｂが設けられている。
【００４１】
圧着子１３１の装着に際しては、図９（ｂ）に示すように、まず圧着子１３１を貫通孔１５４ｂに下方から挿入して凸部１３１ｇによって高さ方向の位置合わせを行う。なお凸部１３０ｇは前述と同様に必須のものではなく、これを設けない場合は治具等を用いて高さ位置を合わせる。次いで装着部材７４、７５を貫通孔１５４ｂの内側面にそれぞれの側面７４ｃ、７５ｃを沿わせた状態で貫通孔１５４ｂ内に上下から装着する。これにより、装着部材７４のテーパ面７４ｂは圧着子１３１のテーパ面１３１ｅに当接するともに、装着部材７５のテーパ面７５ｂはテーパ面１３１ｆに当接する。そしてこの状態でボルト７３によって装着部材７４、７５を上下方向から締結する。すなわち、圧着子１３１は貫通孔１５４ｂを介してホーン１５４の下面から上面を貫いた状態で設けられている。
【００４２】
これにより、テーパ面７４ｂとテーパ面１３１ｅ、テーパ面７５ｂとテーパ面１３１ｆの相対変位によって水平方向の締結力が発生し（図９（ｂ）の矢印参照）、圧着子１３１は貫通孔１５４ｂの内側面に対して押圧され、ホーン１５４に強固に固着される。そしてこの状態では、吸引路１３１ｄはホーン１５４の吸引路１６ａと連通する。この構成において、装着部材７４、７５、ボルト７３およびテーパ面１３１ｅ、１３１ｆは、圧着子１３１をホーン１５４に着脱自在に締結する締結手段となっており、この締結手段による締結力はホーン１５４の長さ方向に作用する。
【００４３】
（実施の形態４）
図１０は本発明の実施の形態４のボンディングツールの部分斜視図、図１１は本発明の実施の形態４の電子部品のボンディングツールの部分断面図である。
【００４４】
図１０において、１５５は実施の形態１に示すホーン１５と同様の構成を有するボンディングツールのホーンであり、ホーン１５５の中央部（定在波振動の腹に相当する位置）には、ホーン１５５の長さ方向に直交する上下方向に貫通孔１５５ｂが設けられている。貫通孔１５５ｂの右側の内側面には、テーパ状の突出部１５５ｆが長さ方向に内側に向かって突出して設けられており、図１１（ａ）に示すように、突出部１５５ｆの両側面は、それぞれテーパ面１５５ｇ、１５５ｈとなっている。ホーン１５５の両側面には、突出部１５５ｆの位置に対応して貫通孔１５５ｂと連通する切り欠き部１５５ｅが設けられている。
【００４５】
圧着子１３０は、実施の形態２に示す圧着子１３０と同様の構成となっており、圧着子１３０の貫通孔１５５ｂへの固定には、装着部材７６、７７およびボルト７８を用いる。装着部材７６、７７には、それぞれボルト７８に対応したねじ孔７６ａ、貫通孔７７ａおよびテーパ面１５５ｇ、１５５ｈに対応したテーパ面７６ｂ、７７ｂが設けられている。
【００４６】
圧着子１３０の装着に際しては、まず圧着子１３０を貫通孔１５５ｂに下方から挿入して、実施の形態２と同様に凸部１３０ｆによって高さ方向の位置合わせを行う。なお凸部１３０ｆは前述のように必須のものではなく、これを設けない場合は治具等を用いて高さ位置を合わせる。次いで、図１１（ｂ）に示すように、装着部材７６、７７を切り欠き部１５５ｅを介して両側から装着する。すなわち、装着部材７６のテーパ面７６ｂを突出部１５５ｆのテーパ面１５５ｇに当接させるとともに、装着部材７６の側面７６ｃを圧着子１３０の側面に当接させ、また装着部材７７のテーパ面７７ｂを突出部１５５ｆのテーパ面１５５ｈに当接させるとともに、装着部材７７の側面７７ｃを圧着子１３０の側面に当接させる。そしてこの状態でボルト７８によって装着部材７６、７７を水平方向から締結する。すなわち、圧着子１３０は貫通孔１５５ｂを介してホーン１５５の下面から上面を貫いた状態で設けられている。
【００４７】
これにより、テーパ面７６ｂとテーパ面１５５ｇ、テーパ面７７ｂとテーパ面１５５ｈの相対変位によって水平方向の締結力（図１１（ｂ）の矢印参照）が発生し、圧着子１３０は貫通孔１５５ｂの内側面に対して押圧され、ホーン１５５に強固に固着される。この構成において、装着部材７６、７７、ボルト７８およびテーパ面１５５ｇ、１５５ｈは、圧着子１３０をホーン１５５に着脱自在に締結する締結手段となっており、この締結手段による締結力はホーン１５５の長さ方向に作用する。
【００４８】
（実施の形態５）
図１２は本発明の実施の形態５の電子部品のボンディングツールの部分斜視図、図１３は本発明の実施の形態５の電子部品のボンディングツールの部分断面図である。本実施の形態５は、実施の形態４においてホーン側に設けられていた締結用のテーパ面を圧着子側に設けるようにした構成例を示している。
【００４９】
図１２において、１５６は実施の形態１に示すホーン１５と同様の構成を有するボンディングツールのホーンであり、ホーン１５６の中央部（定在波振動の腹に相当する位置）には、ホーン１５６の長さ方向に直交する上下方向に貫通孔１５６ｂが設けられている。ホーン１５６の両側面には、ホーン１５６を水平方向に横切って貫通する貫通孔１５６ｅが、貫通孔１５６ｂの外側の端部と連通する位置に設けられている。
【００５０】
圧着子１３２は、実施の形態２、４に示す圧着子１３０において、図１３（ｂ）に示すように、一方側の上下方向の２頂辺をテーパカットして垂直なテーパ面１３２ｅ，１３２ｆを設けた構成となっている。圧着子１３２を貫通孔１５６ｂに装着する際には、装着部材７９、８０およびボルト８１を用いる。装着部材７９，８０には、それぞれボルト８１に対応したねじ孔７９ａ、貫通孔８０ａおよびテーパ面１３２ｅ，１３２ｆに対応したテーパ面７９ｂ、８０ｂが設けられている。
【００５１】
圧着子１３２の装着の際には、まず圧着子１３２を貫通孔１５６ｂに下方から挿入して、実施の形態２と同様の方法で高さ方向の位置合わせを行う。次いで図１３（ｂ）に示すように、装着部材７９，８０を、貫通孔１５６ｅの内側面にそれぞれの側面７９ｃ、８０ｃを沿わせた状態で両側から装着する。これにより、装着部材７９のテーパ面７９ｂが圧着子１３２のテーパ面１３２ｅに当接するとともに、装着部材８０のテーパ面８０ｂがテーパ面１３２ｆに当接する。そしてこの状態でボルト８１によって装着部材７９、８０を水平方向から締結する。すなわち、圧着子１３２は貫通孔１５６ｂを介してホーン１５６の下面から上面を貫いた状態で設けられている。
【００５２】
これにより、テーパ面７９ｂとテーパ面１３２ｅ、テーパ面８０ｂとテーパ面１３２ｆの相対変位によって水平方向の締結力（図１３（ｂ）の矢印参照）が発生し、圧着子１３２は貫通孔１５６ｂの内側面に対して押圧され、ホーン１５６に強固に固着される。この構成において、装着部材７９、８０、ボルト８１およびテーパ面１３２ｅ、１３２ｆは、圧着子１３２をホーン１５６に着脱自在に締結する締結手段となっており、この締結手段による締結力はホーン１５６の長さ方向に作用する。
【００５３】
【発明の効果】
本発明によれば、電子部品に当接して押圧する圧着子を、締結力を長さ方向に作用させる締結手段によってホーンに着脱自在に締結するようにしたので、圧着子を超音波振動を伝達する方向の締結力によってホーン本体へ強固に固着して、簡単な構造で安定した振動伝達特性を得ることができ、低コストで安定した振動を行わせながら安定したボンディングを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の電子部品のボンディング装置の正面図
【図２】本発明の実施の形態１の電子部品のボンディングツールの斜視図
【図３】本発明の実施の形態１の電子部品のボンディングツールの正面図
【図４】本発明の実施の形態１の電子部品のボンディングツールの部分斜視図
【図５】本発明の実施の形態１の電子部品のボンディングツールの部分断面図
【図６】本発明の実施の形態１の電子部品のボンディングツールの部分斜視図
【図７】本発明の実施の形態２のボンディングツールの部分斜視図
【図８】本発明の実施の形態２の電子部品のボンディングツールの部分断面図
【図９】本発明の実施の形態３の電子部品のボンディングツールの部分断面図
【図１０】本発明の実施の形態４のボンディングツールの部分斜視図
【図１１】本発明の実施の形態４の電子部品のボンディングツールの部分断面図
【図１２】本発明の実施の形態５の電子部品のボンディングツールの部分斜視図
【図１３】本発明の実施の形態５の電子部品のボンディングツールの部分断面図
【符号の説明】
１４ ボンディングツール
１５、１５１、１５２，１５３，１５４，１５５，１５６ ホーン
１５ｂ 貫通孔
１７ 振動子
３０、１３０，１３１，１３２ 圧着子
４０ 電子部品
４６ 基板
７０、７１、７４，７５，７６，７７，７９，８０ 装着部材
【発明の属する技術分野】
本発明は、フリップチップなどの電子部品を基板の電極などの被接合面にボンディングする電子部品のボンディング装置およびボンディングツールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品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、電子部品を被接合面に対して押圧しながら電子部品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電子部品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、このホーンに備えられた圧着子によって電子部品に荷重と振動を作用させながら、電子部品を被接合面に圧着してボンディングするようになっている。圧着子にはボンディング時の負荷（荷重と振動）が作用するため、繰り返し使用によってその下面（電子部品の吸着面）が摩耗しやすい。この摩耗が甚しくなると正常なボンディングを行うことが出来なくなるため、定期的に圧着子を交換せねばならない。従来はこの圧着子の交換は、ホーン全体を交換するか、あるいは圧着子が別部品でホーン本体に対して着脱可能である場合には、この別部品のみを交換することにより行われていた（例えば特許文献１参照）
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−２１１５８９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ホーン全体を交換する場合には、高価な部品であるホーンを消耗部品として廃却することになり、ランニングコストが上昇する。また、圧着子のみを着脱して交換する場合においても、従来のボンディングツールでは圧着子のホーン本体への締結方法に起因して取り付け状態が不安定で、安定した固着状態の再現が困難なことがあり、したがって振動特性が変動しやすく安定したボンディングが行えない場合があった。
【０００５】
そこで本発明は、低コストで安定した振動を行わせながら安定したボンディングを行うことができる電子部品のボンディング装置およびボンディングツールを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の電子部品のボンディング装置は、電子部品に荷重と振動を作用させながらこの電子部品を被接合面に圧着する電子部品のボンディング装置であって、前記電子部品に当接するボンディングツールと、このボンディングツールを前記電子部品に押圧する押圧手段とを備え、前記ボンディングツールは、横長のホーンと、このホーンに振動を付与する振動子と、前記ホーンの定在波振動の腹に相当する位置に前記ホーンの長さ方向に直交して設けられた貫通孔と、締結力を前記長さ方向に作用させる締結手段によって前記ホーンに着脱自在に締結され先端部が前記電子部品に当接する圧着子とを有する。
【０００７】
請求項２記載のボンディングツールは、電子部品に荷重と振動を作用させながらこの電子部品を被接合面に圧着するボンディングツールであって、横長のホーンと、このホーンに振動を付与する振動子と、前記ホーンの定在波振動の腹に相当する位置に前記ホーンの長さ方向に直交して設けられた貫通孔と、締結力を前記長さ方向に作用させる締結手段によって前記ホーンに着脱自在に締結され先端部が前記電子部品に当接してこの電子部品を押圧する圧着子とを有する。
【０００８】
本発明によれば、電子部品に当接して押圧する圧着子を、締結力を前記長さ方向に作用させる締結手段によって前記ホーンに着脱自在に締結することにより、簡単な構造で安定した振動伝達特性を得ることができ、低コストで安定した振動を行わせながら安定したボンディングを行うことができるる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１の電子部品のボンディング装置の正面図、図２は本発明の実施の形態１の電子部品のボンディングツールの斜視図、図３は本発明の実施の形態１の電子部品のボンディングツールの正面図、図４、図６は本発明の実施の形態１の電子部品のボンディングツールの部分斜視図、図５は本発明の実施の形態１の電子部品のボンディングツールの部分断面図である。
【００１０】
まず、図１を参照して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。
【００１１】
図１において、上面が電子部品の被接合面である基板４６は基板ホルダ４７上に載せられており、基板ホルダ４７はテーブル４８上に載せられている。テーブル４８は可動テーブルであって、基板４６をＸ方向やＹ方向へ水平移動させ、基板４６を所定の位置に位置決めする。テーブル４８は電子部品４０に対して基板４６を相対的に移動させる位置決め手段となっている。
【００１２】
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例えばフリップチップなどのバンプ付きの電子部品４０と基板４６の間に位置させ、その状態で電子部品４０と基板４６の位置をカメラ４２で観察する。
【００１３】
５３は認識部であり、カメラ４２で撮像された電子部品４０や基板４６の画像を認識してこれらの位置を検出する。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すなわちボンディングヘッド１０の昇降動作を制御し、テーブル制御部５２を介してテーブル４８すなわち基板４６の位置決めを行う。また主制御部５０は、認識部５３によって検出された電子部品４０と基板４６の位置より、水平面内における両者の位置ずれを演算し、この位置ずれを補正するようにテーブル４８を駆動する。さらに主制御部５０には、荷重制御部５４と吸引装置５６が接続されている。
【００１４】
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４０を基板４６に押し付ける押圧荷重が制御される。吸引装置５６は主制御部５０からの指令によってボンディングツール１４による電子部品４０の吸引・吸引解除を行う。超音波振動子から成る振動子１７は、超音波振動子駆動部５５を介して主制御部５０に接続されており、主制御部５０からの指令に従って超音波振動を行う。
【００１５】
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。ブロック１３の側部には吸着パッド１９を備えた突部１３ａが設けられており、吸着パッド１９はボンディングツール１４の上面に当接している。突部１３ａは吸引装置５６に接続されており、後述するように吸着パッド１９がホーン１５の上面に当接することにより、吸引装置５６によって電子部品４０の吸着保持ができるようになっている。
【００１６】
以下、図２、図３を参照してボンディングツール１４について説明する。図２はブロック１３から取り外した状態のボンディングツール１４の斜め上方からの斜視図であり、また図３は、ボンディングツール１４の正面図とともに、振動子１７によってホーン１５に誘起される定在波振動の振幅のグラフを示している。
【００１７】
図２に示すように、ボンディングツール１４は横長のホーン１５を主体としている。ホーン１５は金属材料（例えばステンレス、アルミニウム、チタン等）等から成り、矩形断面を有する棒状体となっており、ホーン１５の１方側の側端部には振動子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の長手方向に沿った矢印ａ方向に縦振動が付与される。従って振動子１７は、ホーン１５の長手方向に沿った方向に振動を付与する振動付与手段となっている。
【００１８】
ホーン１５の両側面には、それぞれリブ１５ｃがホーン１５と一体的に２カ所づつ中心振り分け配置で設けられている。２つのリブ１５ｃの間の寸法は、振動成分を固定することによる振動の減衰を極小にするために、振動子１７によって付与される縦振動の半波長（Ｌ／２）に等しくなるように設定される（図３参照）。なお、当該寸法は振動の減衰が許容できる範囲であればよく、必ずしもＬ／２に等しくなくてもよい。
【００１９】
リブ１５ｃはホーン１５から外側に突出して設けられており、リブ１５ｃに設けられた取付穴１５ｆにボルト（図示省略）を挿入してブロック１３に締結することにより、ホーン１５はブロック１３に両持ち支持状態で固定される。すなわち、４個の（２組の）リブ１５ｃは、ホーン１５をブロック１３に固定する固定部となっている。
【００２０】
このホーン１５の固定において、４個のリブ１５ｃをホーン１５の中心点に関して対称に配置していることから、ボンディングツール１４をブロック１３へバランスよく固定することができ、また押圧手段からホーン１５に負荷された荷重をバランスよく支持することができる。なお、リブ１５ｃの個数は４個に限られず、例えばホーン１５の節の上方に２個設けてもよい。要は、ホーン１５に負荷された荷重をバランスよく支持できればよく、この限りにおいてはリブの個数は何個であっても構わない。また取付穴１５ｆにボルトを挿入して締結した状態においてボルトがホーン１５の下面から突出しない構造となっており、ボンディング時に基板上の電子部品などとの干渉を生じることなく固定できるようになっている。
【００２１】
ホーン１５の略中央位置には、上下方向に貫通する貫通孔１５ｂ（図４参照）が設けられており、貫通孔１５ｂには圧着子３０が装着されている。圧着子３０には下方に突出した接合作用部３０ａが設けられている。接合作用部３０ａに電子部品４０が当接した状態で、ボンディングツール１４に押圧荷重を作用させることにより、電子部品４０のバンプは基板４６に押しつけられる。そしてこの状態で振動子１７を駆動してホーン１５に縦振動を付与することにより、電子部品４０は基板４６に荷重と振動により圧着される。このとき、圧着子３０は４つのリブ１５ｃの中央に位置していることから、大きい押圧荷重を必要とする大型部品を対象とする場合にあっても、均一な押圧状態が実現される。
【００２２】
また圧着子３０には、接合作用部３０ａとほぼ同一形状で上方に凸出した振動バランス部３０ｂが設けられている。振動バランス部３０ｂは、ボンディングツール１４において、主として質量バランスを保つことによりホーン１５の上下の振動バランスを保つために設けられている。この振動バランス部３０ｂにより、ホーン１５の振動分布および質量分布はホーン１５の中心軸に対してほぼ対称となり、均一な振動伝達が確保される。
【００２３】
次に、ホーン１５の振動特性について説明する。超音波振動子駆動部５５により振動子１７をホーン１５に応じた適切な周波数（ホーン１５を共振状態にする周波数であれば足りるが、望ましくは４０ｋＨｚ以上７０ｋＨｚ以下であって、さらに６０ｋＨｚ程度であると電子部品のボンディング上望ましい。）で駆動してホーン１５に第１方向の縦振動を付与して共振状態を作り出すことにより、ホーン１５には図３のグラフに示すような定在波振動が発生する。
【００２４】
すなわちホーン１５の定在波振動において、リブ１５ｃの位置は水平方向の変位がほとんどない節となり、リブ１５ｃの中心に位置する圧着子３０の位置は水平方向の振幅が最大となる腹に相当する。そして圧着子３０の振動は接合作用面３１ａを介して電子部品４０に伝達される。なお、圧着子３０の位置はこの定在波振動の腹の位置に一致していることが望ましいが、ホーン１５を固定するリブ１５ｃの略中央に位置している限りにおいては、定在波振動の腹の位置から多少ずれていても良い。
【００２５】
次に、ホーン１５に設けられた真空吸引回路について説明する。図３に示すように、接合作用部３０ａの下面には電子部品を吸着して保持するための吸着孔３０ｃが開孔している。吸着孔３０ｃは圧着子３０の内部に形成された吸引路３０ｄと連通しており、圧着子３０がホーン１５に締結された状態ではホーン１５の内部に設けられた吸引路１６ａと連通する。吸引路１６ａはホーン１５の上面に開孔された真空吸引孔１６ｂと連通している。
【００２６】
ボンディングツール１４がブロック１３に固定された状態において、ブロック１３に設けられた吸着パッド１９がホーン１５の上面に当接することにより（図１参照）、吸着孔３０ｃは吸引路１６ａおよび真空吸引孔１６ｂを介して吸着パッド１９と連通する。すなわち、吸着パッド１９は、真空吸引孔１６ｂと真空吸引源である吸引装置５６（図１参照）とを接続する接続手段となっており、吸引装置５６を駆動してエアを吸引することにより、吸着孔３０ｃから真空吸引し、接合作用部３０ａの下面に電子部品４０を真空吸着して保持することができる。圧着子３０は、電子部品４０を基板４６に対して押圧すると共に、電子部品４０の上面に当接して電子部品４０を吸着して保持する吸着子としての機能を併せ有している。
【００２７】
次に図４、図５を参照して圧着子３０のホーン１５への装着について説明する。ホーン１５の中心部、すなわちホーン１５に振動子１７により誘起される定在波振動の腹に相当する位置には、ホーン１５の長さ方向に直交する上下方向に貫通孔１５ｂが設けられている。図５（ａ）に示すように、貫通孔１５ｂの一方側の内側面には、吸引路１６ａが開孔している。またホーン１５には、貫通孔１５ｂから一方側（図３において右側）の側端面まで長さ方向に貫通する締結孔１５ｄが設けられており、締結孔１５ｄに対向した貫通孔１５ｂの内側面にはねじ孔１５ｅが設けられている。
【００２８】
圧着子３０は上下にそれぞれ接合作用部３０ａ、振動バランス部３０ｂが突出した形状で一体的に形成された直方体形状の部材であり、高さ方向の中央部には貫通孔３０ｅが水平方向に設けられている。さらに一方側の側面には高さ位置合わせ用の凸部３０ｆが設けられている。圧着子３０をホーン１５に装着する際には、圧着子３０を貫通孔１５ｂ内に下方から挿入し、凸部３０ｆをホーン１５の下面に当接させて高さ位置を合わせる。なお凸部３０ｆがあると高さ調整が容易になって望ましいが、これは必須のものではなく、これを設けない場合は治具等を用いて高さ位置を合わせる。そしてこの状態で、締結孔１５ｄを介してボルト１８を貫通孔３０ｅを挿通させ、図５（ｂ）に示すように、ねじ孔１５ｅにボルト１８を螺合させて締結する。すなわち、圧着子３０は貫通孔１５ｂを介してホーン１５の下面から上面を貫いた状態で設けられている。
【００２９】
これにより、吸着孔３０の側面は貫通孔１５ｂの内側面に対してボルト１８の締結力（図５（ｂ）の矢印参照）によって押圧され、ホーン１５に強固に固着される。そしてこの状態では、吸引路３０ｄはホーン１５の吸引路１６ａと連通する。この構成において、ボルト１８およびねじ孔１５ｅは、圧着子３０をホーン１５に着脱自在に締結する締結手段となっており、この締結手段による締結力はホーン１５の長さ方向、すなわち振動子１７の超音波振動を伝達する方向に作用する。
【００３０】
このような構成を採用することにより、圧着子３０のみを着脱して交換する場合において、簡便な構成によって、圧着子３０を超音波振動を伝達する方向の締結力によってホーン１５本体へ強固に固着することができる。これにより、ホーン１５本体と圧着子３０との接触面は十分な面圧で密着した状態となり、再現性のよい安定した振動伝達が実現される。従って電子部品のボンディングに際しては、常に振動特性の変動が少ない安定したボンディングを、低コストで実現することが可能となっている。
【００３１】
なお、上記構成の圧着子３０を装着する場合のホーンの構造として、図６に示すような形状のホーンを用いてもよい。図６（ａ）に示す例では、ホーン１５１において、図４に示す締結孔１５ｄを設ける替わりに、ホーン１５１の本体に中央部から一方側の側端面まで長さ方向に連続する締結溝１５１ｂを設けるようにしている。そして圧着子３０の装着に際しては、ホーン側部１５１ａによって圧着子３０を両側から挟み込んだ状態で、ボルト１８によって圧着子３０を締結するようにしている。
【００３２】
また図６（ｂ）に示すホーン１５２は、図４に示すホーン１５の長さ方向の断面形状を矩形断面から円形断面に変更した構成となっており、上下方向に設けられた貫通孔１５２ｂ内に圧着子３０を挿入した状態で、同様にボルト１８によって圧着子３０をホーン１５２に締結する。
【００３３】
（実施の形態２）
図７は本発明の実施の形態２のボンディングツールの部分斜視図、図８は本発明の実施の形態２の電子部品のボンディングツールの部分断面図である。
【００３４】
図７において、１５３は実施の形態１に示すホーン１５と同様の構成を有するボンディングツールのホーンであり、ホーン１５３の中央部（定在波振動の腹に相当する位置）には、ホーン１５３の長さ方向に直交する上下方向に貫通孔１５３ｂが設けられている。図８（ａ）に示すように、貫通孔１５３ｂ内の右側の内側面には、締結孔１５３ｈが上下方向に貫通して設けられた突出部１５３ｇが内側に向かって突出して設けられており、ホーン１５３の上面および下面と突出部１５３ｇとの間は、それぞれテーパ面１５３ｅ、１５３ｆで連結された形状となっている。
【００３５】
圧着子１３０は、実施の形態１に示す圧着子３０の貫通孔３０ｅを排した構成となっており、圧着子１３０の貫通孔１５３ｂへの固定には、装着部材７０、７１およびボルト７２を用いる。装着部材７０、７１には、それぞれボルト７２に対応したねじ孔７０ａ、貫通孔７１ａおよびテーパ面１５３ｅ、１５３ｆに対応したテーパ面７０ｂ、７１ｂが設けられている。
【００３６】
圧着子１３０の装着に際しては、図８（ｂ）に示すように、まず圧着子１３０を貫通孔１５３ｂに下方から挿入して凸部１３０ｆによって高さ方向の位置合わせを行う。なお凸部１３０ｆは前述のように必須のものではなく、これを設けない場合は治具等を用いて高さ位置を合わせる。次いで装着部材７０、７１を圧着子１３０の側面にそれぞれの側面７０ｃ、７１ｃを沿わせた状態で、貫通孔１５３ｂ内に上下から装着する。これにより、装着部材７０のテーパ面７０ｂはホーン１５３のテーパ面１５３ｅに当接するとともに、装着部材７１のテーパ面７１ｂはテーパ面１５３ｆに当接する。すなわち、圧着子１３０は貫通孔１５３ｂを介してホーン１５３の下面から上面を貫いた状態で設けられている。
【００３７】
これにより、テーパ面７０ｂとテーパ面１５３ｅ、テーパ面７１ｂとテーパ面１５３ｆの相対変位によって水平方向の締結力が発生し（図８（ｂ）の矢印参照）、圧着子１３０は貫通孔１５３ｂの内側面に対して押圧され、ホーン１５３に強固に固着される。そしてこの状態では、吸引路１３０ｄはホーン１５３の吸引路１６ａと連通する。この構成において、装着部材７０、７１、ボルト７２およびテーパ面１５３ｅ、１５３ｆは、圧着子１３０をホーン１５３に着脱自在に締結する締結手段となっており、この締結手段による締結力はホーン１５３の長さ方向に作用する。
【００３８】
（実施の形態３）
図９は本発明の実施の形態３の電子部品のボンディングツールの部分断面図である。本実施の形態３は、実施の形態２においてホーン側に設けられていた締結用のテーパ面を圧着子側に設けるようにした構成例を示している。
【００３９】
図９において、１５４は実施の形態１に示すホーン１５と同様の構成を有するボンディングツールのホーンであり、ホーン１５４の中央部（定在波振動の腹に相当する位置）には、ホーン１５４の長さ方向に直交する上下方向に貫通孔１５４ｂが設けられている。
【００４０】
圧着子１３１は、実施の形態２に示す圧着子１３０の一方側の側面に、テーパ面１３１ｅ、１３１ｆを形成した形状となっている。圧着子１３１の貫通孔１５４ｂへの固定には、装着部材７４、７５およびボルト７３を用いる。装着部材７４、７５には、それぞれボルト７３に対応したねじ孔７４ａ、貫通孔７５ａおよびテーパ面１３１ｅ、１３１ｆに対応したテーパ面７４ｂ、７５ｂが設けられている。
【００４１】
圧着子１３１の装着に際しては、図９（ｂ）に示すように、まず圧着子１３１を貫通孔１５４ｂに下方から挿入して凸部１３１ｇによって高さ方向の位置合わせを行う。なお凸部１３０ｇは前述と同様に必須のものではなく、これを設けない場合は治具等を用いて高さ位置を合わせる。次いで装着部材７４、７５を貫通孔１５４ｂの内側面にそれぞれの側面７４ｃ、７５ｃを沿わせた状態で貫通孔１５４ｂ内に上下から装着する。これにより、装着部材７４のテーパ面７４ｂは圧着子１３１のテーパ面１３１ｅに当接するともに、装着部材７５のテーパ面７５ｂはテーパ面１３１ｆに当接する。そしてこの状態でボルト７３によって装着部材７４、７５を上下方向から締結する。すなわち、圧着子１３１は貫通孔１５４ｂを介してホーン１５４の下面から上面を貫いた状態で設けられている。
【００４２】
これにより、テーパ面７４ｂとテーパ面１３１ｅ、テーパ面７５ｂとテーパ面１３１ｆの相対変位によって水平方向の締結力が発生し（図９（ｂ）の矢印参照）、圧着子１３１は貫通孔１５４ｂの内側面に対して押圧され、ホーン１５４に強固に固着される。そしてこの状態では、吸引路１３１ｄはホーン１５４の吸引路１６ａと連通する。この構成において、装着部材７４、７５、ボルト７３およびテーパ面１３１ｅ、１３１ｆは、圧着子１３１をホーン１５４に着脱自在に締結する締結手段となっており、この締結手段による締結力はホーン１５４の長さ方向に作用する。
【００４３】
（実施の形態４）
図１０は本発明の実施の形態４のボンディングツールの部分斜視図、図１１は本発明の実施の形態４の電子部品のボンディングツールの部分断面図である。
【００４４】
図１０において、１５５は実施の形態１に示すホーン１５と同様の構成を有するボンディングツールのホーンであり、ホーン１５５の中央部（定在波振動の腹に相当する位置）には、ホーン１５５の長さ方向に直交する上下方向に貫通孔１５５ｂが設けられている。貫通孔１５５ｂの右側の内側面には、テーパ状の突出部１５５ｆが長さ方向に内側に向かって突出して設けられており、図１１（ａ）に示すように、突出部１５５ｆの両側面は、それぞれテーパ面１５５ｇ、１５５ｈとなっている。ホーン１５５の両側面には、突出部１５５ｆの位置に対応して貫通孔１５５ｂと連通する切り欠き部１５５ｅが設けられている。
【００４５】
圧着子１３０は、実施の形態２に示す圧着子１３０と同様の構成となっており、圧着子１３０の貫通孔１５５ｂへの固定には、装着部材７６、７７およびボルト７８を用いる。装着部材７６、７７には、それぞれボルト７８に対応したねじ孔７６ａ、貫通孔７７ａおよびテーパ面１５５ｇ、１５５ｈに対応したテーパ面７６ｂ、７７ｂが設けられている。
【００４６】
圧着子１３０の装着に際しては、まず圧着子１３０を貫通孔１５５ｂに下方から挿入して、実施の形態２と同様に凸部１３０ｆによって高さ方向の位置合わせを行う。なお凸部１３０ｆは前述のように必須のものではなく、これを設けない場合は治具等を用いて高さ位置を合わせる。次いで、図１１（ｂ）に示すように、装着部材７６、７７を切り欠き部１５５ｅを介して両側から装着する。すなわち、装着部材７６のテーパ面７６ｂを突出部１５５ｆのテーパ面１５５ｇに当接させるとともに、装着部材７６の側面７６ｃを圧着子１３０の側面に当接させ、また装着部材７７のテーパ面７７ｂを突出部１５５ｆのテーパ面１５５ｈに当接させるとともに、装着部材７７の側面７７ｃを圧着子１３０の側面に当接させる。そしてこの状態でボルト７８によって装着部材７６、７７を水平方向から締結する。すなわち、圧着子１３０は貫通孔１５５ｂを介してホーン１５５の下面から上面を貫いた状態で設けられている。
【００４７】
これにより、テーパ面７６ｂとテーパ面１５５ｇ、テーパ面７７ｂとテーパ面１５５ｈの相対変位によって水平方向の締結力（図１１（ｂ）の矢印参照）が発生し、圧着子１３０は貫通孔１５５ｂの内側面に対して押圧され、ホーン１５５に強固に固着される。この構成において、装着部材７６、７７、ボルト７８およびテーパ面１５５ｇ、１５５ｈは、圧着子１３０をホーン１５５に着脱自在に締結する締結手段となっており、この締結手段による締結力はホーン１５５の長さ方向に作用する。
【００４８】
（実施の形態５）
図１２は本発明の実施の形態５の電子部品のボンディングツールの部分斜視図、図１３は本発明の実施の形態５の電子部品のボンディングツールの部分断面図である。本実施の形態５は、実施の形態４においてホーン側に設けられていた締結用のテーパ面を圧着子側に設けるようにした構成例を示している。
【００４９】
図１２において、１５６は実施の形態１に示すホーン１５と同様の構成を有するボンディングツールのホーンであり、ホーン１５６の中央部（定在波振動の腹に相当する位置）には、ホーン１５６の長さ方向に直交する上下方向に貫通孔１５６ｂが設けられている。ホーン１５６の両側面には、ホーン１５６を水平方向に横切って貫通する貫通孔１５６ｅが、貫通孔１５６ｂの外側の端部と連通する位置に設けられている。
【００５０】
圧着子１３２は、実施の形態２、４に示す圧着子１３０において、図１３（ｂ）に示すように、一方側の上下方向の２頂辺をテーパカットして垂直なテーパ面１３２ｅ，１３２ｆを設けた構成となっている。圧着子１３２を貫通孔１５６ｂに装着する際には、装着部材７９、８０およびボルト８１を用いる。装着部材７９，８０には、それぞれボルト８１に対応したねじ孔７９ａ、貫通孔８０ａおよびテーパ面１３２ｅ，１３２ｆに対応したテーパ面７９ｂ、８０ｂが設けられている。
【００５１】
圧着子１３２の装着の際には、まず圧着子１３２を貫通孔１５６ｂに下方から挿入して、実施の形態２と同様の方法で高さ方向の位置合わせを行う。次いで図１３（ｂ）に示すように、装着部材７９，８０を、貫通孔１５６ｅの内側面にそれぞれの側面７９ｃ、８０ｃを沿わせた状態で両側から装着する。これにより、装着部材７９のテーパ面７９ｂが圧着子１３２のテーパ面１３２ｅに当接するとともに、装着部材８０のテーパ面８０ｂがテーパ面１３２ｆに当接する。そしてこの状態でボルト８１によって装着部材７９、８０を水平方向から締結する。すなわち、圧着子１３２は貫通孔１５６ｂを介してホーン１５６の下面から上面を貫いた状態で設けられている。
【００５２】
これにより、テーパ面７９ｂとテーパ面１３２ｅ、テーパ面８０ｂとテーパ面１３２ｆの相対変位によって水平方向の締結力（図１３（ｂ）の矢印参照）が発生し、圧着子１３２は貫通孔１５６ｂの内側面に対して押圧され、ホーン１５６に強固に固着される。この構成において、装着部材７９、８０、ボルト８１およびテーパ面１３２ｅ、１３２ｆは、圧着子１３２をホーン１５６に着脱自在に締結する締結手段となっており、この締結手段による締結力はホーン１５６の長さ方向に作用する。
【００５３】
【発明の効果】
本発明によれば、電子部品に当接して押圧する圧着子を、締結力を長さ方向に作用させる締結手段によってホーンに着脱自在に締結するようにしたので、圧着子を超音波振動を伝達する方向の締結力によってホーン本体へ強固に固着して、簡単な構造で安定した振動伝達特性を得ることができ、低コストで安定した振動を行わせながら安定したボンディングを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の電子部品のボンディング装置の正面図
【図２】本発明の実施の形態１の電子部品のボンディングツールの斜視図
【図３】本発明の実施の形態１の電子部品のボンディングツールの正面図
【図４】本発明の実施の形態１の電子部品のボンディングツールの部分斜視図
【図５】本発明の実施の形態１の電子部品のボンディングツールの部分断面図
【図６】本発明の実施の形態１の電子部品のボンディングツールの部分斜視図
【図７】本発明の実施の形態２のボンディングツールの部分斜視図
【図８】本発明の実施の形態２の電子部品のボンディングツールの部分断面図
【図９】本発明の実施の形態３の電子部品のボンディングツールの部分断面図
【図１０】本発明の実施の形態４のボンディングツールの部分斜視図
【図１１】本発明の実施の形態４の電子部品のボンディングツールの部分断面図
【図１２】本発明の実施の形態５の電子部品のボンディングツールの部分斜視図
【図１３】本発明の実施の形態５の電子部品のボンディングツールの部分断面図
【符号の説明】
１４ ボンディングツール
１５、１５１、１５２，１５３，１５４，１５５，１５６ ホーン
１５ｂ 貫通孔
１７ 振動子
３０、１３０，１３１，１３２ 圧着子
４０ 電子部品
４６ 基板
７０、７１、７４，７５，７６，７７，７９，８０ 装着部材
Claims (2)
- 電子部品に荷重と振動を作用させながらこの電子部品を被接合面に圧着する電子部品のボンディング装置であって、前記電子部品に当接するボンディングツールと、このボンディングツールを前記電子部品に押圧する押圧手段とを備え、前記ボンディングツールは、横長のホーンと、このホーンに振動を付与する振動子と、前記ホーンの定在波振動の腹に相当する位置に前記ホーンの長さ方向に直交して設けられた貫通孔と、締結力を前記長さ方向に作用させる締結手段によって前記ホーンに着脱自在に締結され先端部が前記電子部品に当接する圧着子とを有することを特徴とする電子部品のボンディング装置。
- 電子部品に荷重と振動を作用させながらこの電子部品を被接合面に圧着するボンディングツールであって、横長のホーンと、このホーンに振動を付与する振動子と、前記ホーンの定在波振動の腹に相当する位置に前記ホーンの長さ方向に直交して設けられた貫通孔と、締結力を前記長さ方向に作用させる締結手段によって前記ホーンに着脱自在に締結され先端部が前記電子部品に当接してこの電子部品を押圧する圧着子とを有することを特徴とする電子部品のボンディングツール。
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