JP2004165548A - Apparatus and tool for bonding - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品などの接合対象物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】
電子部品などの接合対象物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、振動発生源の振動を電子部品に伝達させる細長形状のホーンを有しており、このホーンに設けられた接合作用部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。
【0003】
このようなボンディングツールとして、ホーンにヒータを内蔵したものが知られている。これにより、ボンディング時に接合作用部を介して電子部品を加熱することができ、ボンディング効率を向上させることができるという利点がある。従来より、このようなヒータのホーンへ装着方法として、ホーンの長手方向に直交する方向に設けられた装着孔に、棒状のヒータを挿入する方法が用いられていた(たとえば特許文献1参照)。
【0004】
【特許文献1】
特開2000−200961号公報(図3)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで電子部品の小型化に伴って、ボンディングツールも電子部品のサイズに応じて小型のものが用いられるようになっている。また、作業効率向上の要請から、上述のホーン加熱用のヒータも高出力のものを採用することが求められている。しかしながら、このような特性が求められるボンディングツールに対し、上述の従来のヒータ装着方法の構成をそのまま適用すると、振動伝播特性を確保する上で以下のような問題が生じる。
【0006】
すなわち、従来の構成では、棒状のヒータが振動伝播方向を横切って挿入されることから、ヒータによって振動伝播が妨げられる傾向にある。特に小型の電子部品を対象とした小さなサイズのホーンに大きなヒータを組み合わせると、この影響が顕著になる。このため、従来のボンディングツールでは、高効率の加熱と安定した振動特性の実現を両立させることが困難であった。
【0007】
そこで本発明は、高効率の加熱と安定した振動特性の実現を両立させることができる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。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載のボンディング装置は、接合対象物に荷重と振動を作用させながらこの接合対象物を被接合面に圧着するボンディング装置であって、前記接合対象物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接合対象物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、このホーンに対してホーンの長手方向に沿った第1方向に縦振動を付与する振動子と、前記ホーンから前記第1方向と略直交する第2方向に突出して設けられた凸状部と、この凸状部の端部に設けられ前記接合対象物に当接する接合作用部と、前記ホーンに第1方向に挿入された棒状の加熱手段とを備えた。
【0009】
請求項2記載のボンディング装置は、請求項1記載のボンディング装置であって、前記加熱手段は、前記振動子によってホーンに誘起される定在波振動の節の位置においてホーンに固定される。
【0010】
請求項3記載のボンディングツールは、接合対象物に荷重と振動を作用させながらこの接合対象物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、このホーンに対してホーンの長手方向に沿った第1方向に縦振動を付与する振動子と、前記固定部の略中央位置にこのホーンから前記第1方向と略直交する第2方向に突出して設けられた凸状部と、この凸状部の端部に設けられ前記接合対象物に当接する接合作用部と、前記ホーンに第1方向に挿入された棒状の加熱手段とを備えた。
【0011】
請求項4記載のボンディングツールは、請求項3記載のボンディングツールであって、前記加熱手段は、前記振動子によってホーンに誘起される定在波振動の節の位置においてホーンに固定される。
【0012】
本発明によれば、ボンディングツール加熱用の棒状の加熱手段をホーンの長手方向に沿った第1方向に挿入することにより、ホーン内部における振動伝播への影響を極力少なくすることができ、小さなサイズのホーンに高出力の加熱手段を組み込む場合にあっても、高効率の加熱と安定した振動特性の実現を両立させることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
(実施の形態1)
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。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(a)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2(b)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上下反転斜視図、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である。
【0014】
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。
【0015】
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。
【0016】
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。
【0017】
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。
【0018】
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で電子部品40のバンプを基板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。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振動子17が超音波振動子駆動部55によって駆動されることにより、ボンディングツール14には超音波振動が付与される。このとき、ボンディングツール14の振動は共振状態となっており、振動子17に印加される電圧と電流の位相差はほぼゼロとなっている。
【0019】
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の側部の突部13aは吸引装置56に接続されている。突部13aには吸着パッド19が設けられており、後述するように吸着パッド19がホーン15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。
【0020】
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(a)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、図2(b)は、ボンディングツール14を上下反転した状態のホーン15を部分的に示している。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。
【0021】
図2(a)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。なお、矩形断面の高さおよび幅寸法は、ホーンの長手方向に沿って寸法を連続的にまたは段階的に変化させてもよい。これにより、振動付与手段によって与えられる振動をホーン15において拡大・縮小する調整が可能となる。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第1方向(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第1方向に振動を付与する振動付与手段となっている。
【0022】
ホーン15の両側面15bには、それぞれ肉薄のリブ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。
【0023】
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15d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。
【0024】
このホーン5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。
【0025】
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15d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。
【0026】
2組(4個)のリブ15cの略中央位置には、凸状部30が第1方向と直交する第2方向(矢印b方向)に凸出して形成されている。凸状部30の材質はホーン15と同じ材質である方がホーン15と一体的に形成できて望ましいが、異なる材質でもよい。異なる材質の場合は、ホーン15の材質との、密度、ヤング率およびポアソン比の差を考慮して凸状部30の形状・寸法を設定する。
【0027】
凸状部30の端部には、接合対象物としての電子部品40に当接する接合作用部31が設けられている。接合作用部31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、凸状部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。
【0028】
図2(b)に示すように、接合作用部31の下面の接合作用面31aには、吸着孔31bが開孔している。吸着孔31bは、図3に示すようにホーン15の内部に形成された吸引路16a、16bを介して、ホーン15の上面15aに開口した吸引孔16c(図2(a)参照)に連通している。
【0029】
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、突部13aに設けられた吸着パッド19がホーン15の上面15aに当接することにより(図1参照)、吸着孔31bは吸引路16a、16bおよび吸引孔16cを介して吸着パッド19と連通する。したがって吸着パッド19に接続された吸引装置56(図1参照)を駆動してエアを吸引することにより、吸着孔31bから真空吸引し、接合作用面31aに電子部品40を真空吸着して保持することができる。すなわち凸状部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。
【0030】
またホーン15の長手方向の凸状部30の反対側には、凸状部30とほぼ同一形状で凸出した振動バランス部32が設けられている。振動バランス部32の材質はホーン15と同じ材質である方がホーン15と一体的に形成できて望ましいが、異なる材質でもよい。異なる材質の場合は、ホーン15の材質との、密度、ヤング率およびポアソン比の差を考慮して振動バランス部32の形状・寸法を設定する。
【0031】
振動バランス部32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おり、ホーンの厚み方向に貫通して設けられた貫通孔32aの位置・形状・サイズによってバランス量を調整できるようになっている。この振動バランス部32により、ホーン15の振動分布および質量分布は第1方向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。
【0032】
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。
【0033】
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の中心に位置する凸状部30の位置は水平方向の振幅が最大となる腹に相当する。なお、凸状部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。
【0034】
そして凸状部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。この電子部品40への振動伝達においては、振動子17によってホーン15に付与された縦振動のみならず、後述するようにホーン15の縦振動によって凸状部30に誘起される曲げ振動が重畳して伝達される。
【0035】
次に、ホーン15に備えられた加熱手段について説明する。図3に示すように、ホーン15の右半部には、円形断面の装着孔15eが長手方向(第1方向)に設けられており、装着孔15eには棒状の加熱手段であるヒータ18が長手方向に沿って挿入されている。ヒータ18を作動させることによりホーン15が加熱され、これにより接合作用面31aを介して電子部品40が加熱される。この加熱により、ボンディング動作において電子部品40の基板46への圧着を短時間で効率よく行うことができる。
【0036】
ホーン15の右端面近傍には、複数のスリット15gが長手方向に直交する水平方向(図3において紙面に垂直方向)に設けられている。ヒータ18を連続して作動させると、ヒータ18から発生した熱はホーン15を伝わって振動子17に伝達され、振動子17を昇温させる。振動子17の昇温は振動特性の変動を招く要因となることから、振動子17への伝熱はできるだけ抑制することが望ましい。このため、本実施の形態に示すホーン15においては、この伝熱方向の振動子17の手前側にスリット15gを設けることにより、ホーン15を介して伝達される熱をスリット15gによって放散して、振動子17への伝熱量を極力少なくするようにしている。
【0037】
次にヒータ18のホーン15への固定方法について説明する。ホーン15の下面側においてリブ15c(図2参照)の長手方向位置に対応する位置には、ボルト孔15fが設けられており、ボルト孔15fにはヒータ18の固定手段であるセットボルト33が螺入する。ヒータ18を装着孔15e内に挿入した状態でセットボルト33を締め付けることにより、ヒータ18はボルト孔15fの位置、すなわち振動子17によってホーン15に誘起される定在波振動の節の位置において、セットボルト33の押し付け力によってホーン15に固定される。
【0038】
このように、ホーン15において最も振動変位の小さい位置でヒータ18を固定する方法を用いることにより、ヒータ18を安定して固定することができる。ヒータ18の固定手段としては、セットボルト33によってヒータ18を押し付けて固定する方法以外に、ホーン15の上述位置に割り締め部を設け、ヒータ18を外周方向から締め付けて固定するようにしてもよい。
【0039】
あるいは、ホーン15とは別体でありホーン15の振動にほとんど影響を及ぼさないベース部材に支持部材を設けて、その支持部材によってヒータ18を支持してもよい。またヒータ18と装着孔15eとの間に隙間がある場合には、その隙間に熱伝導を促進するグリース等を入れてもよい。
【0040】
上述のように、ヒータ18を内蔵するホーン15において、ヒータ18をホーン15の長手方向に挿入する構成を採用することにより、従来採用されていた方法、すなわちホーンの振動方向と直交する方向にヒータを挿入する方法と比較して、以下のような利点を得る。
【0041】
まず、ホーンの内部にヒータなどの異物を介在させた不連続部の存在は、一般には振動伝播効率の低下および振動特性の不安定化の要因となるが、上述の本実施の形態に示す構成の採用により、振動方向に対するヒータ挿入部の投影面積を最小にすることができる。したがって、ホーンの長手方向と直交する方向にヒータを挿入し、ヒータが振動伝播方向を横切る形となる従来の方法と比較して、ヒータ挿入部がホーン内部における振動伝播に及ぼす影響を極小に抑えることが可能となる。
【0042】
次に、本実施の形態に示す構成では、ホーン15の長手寸法の相当部分をヒータ装着寸法として用いることができることから、長さサイズの大きい高出力のヒータを採用することが可能となる。したがって、ホーンの幅寸法によってヒータサイズが制約されていた従来の方法と比較して、小サイズのボンディングツールに対して高出力のヒータを組み合わせることが可能となっている。
【0043】
さらに、本実施の形態に示す構成では、ヒータ18の装着部位を接合作用部31に近接させることが可能であることから、加熱対象である電子部品40への伝熱効率に優れている。したがって、ヒータ装着位置と加熱対象物との相対位置に制約がある従来の方法と比較して、高い加熱効率を得ることができる。
【0044】
(実施の形態2)
図4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正断面図である。本実施の形態2は、実施の形態1に示すボンディングツール14と同様の外形形状・外形構成を有するボンディングツール141において、実施の形態1のヒータ18と同等または大きいサイズのヒータ18Aを、ホーン151内に略左右対称配置で装着する構成としたものである。
【0045】
図4においてホーン151には、円形断面の装着孔151eが右端面から吸引孔16cの手前側まで長手方向(第1方向)に設けられており、装着孔151eには棒状の加熱手段であるヒータ18Aが長手方向に沿って挿入されている。ヒータ18Aの機能は、実施の形態1に示すヒータ18と同様である。ホーン151の右端面近傍には、実施の形態1のスリット15gと同様のスリット151gが設けられている。
【0046】
ホーン151の上面側の定在波振動の節の位置に設けられた2つのボルト孔151fには、実施の形態1と同様のセットボルト33が螺入しており、ヒータ18Aは、2つのセットボルト33によってホーン151に固定されている。吸引路16aは、装着孔151eの下方に配設された吸引路16bを介して吸引孔16cと連通している。
【0047】
上記構成のように、ヒータ18Aをホーン151の内部に略左右対称配置で装着することにより、ホーン151の中央に設けられた凸状部30の直近の位置から加熱対象を加熱することができ、高効率・均一な加熱が実現される。
【0048】
(実施の形態3)
図5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正断面図である。本実施の形態3は、実施の形態2に示すボンディングツール141と略同様の外形形状・外形構成を有するボンディングツール142において、実施の形態2のヒータ18Aより細径のヒータ18Bを、ホーン152内に2本並列で装着する構成としたものである。
【0049】
図5においてホーン152には、円形断面の装着孔152eが右端面から吸引孔16cの手前側まで長手方向(第1方向)に2本並列して設けられている。ホーン152の長手方向に直交する断面内における装着孔152eの配置は、左右対称となっている。それぞれの装着孔152eには、棒状の加熱手段であるヒータ18Bが長手方向に沿って挿入されている。ヒータ18Bの機能は、実施の形態1に示すヒータ18と同様である。ホーン152の右端面近傍には、実施の形態1のスリット15gと同様のスリット152gが設けられている。
【0050】
ホーン152の上面側の各装着孔152に対応する位置には、実施の形態2と同様に定在波振動の節の位置にそれぞれ2つのボルト孔152fが設けられている。ボルト孔152eには、実施の形態2と同様にヒータ18Bの固定用のセットボルト33が螺入しており、2つのヒータ18Bはそれぞれ2つのセットボルト33によってホーン152に固定されている。
【0051】
上記構成のように、2本のヒータ18Bをホーン152の内部に長手方向に略対称配置、且つ断面内においても左右対称配置で装着することにより、実施の形態2と同様に接合作用部31の直近の位置から加熱対象を加熱することができるとともに、ホーン152の内部における空間部の形状・配置を極力対称にすることができ、高効率・均一な加熱および振動特性の安定化が実現される。
【0052】
(実施の形態4)
図6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正断面図である。実施の形態1,2,3においては、ホーンを長手方向において複数の支持位置で固定支持する両持ち支持型のボンディングツールの例を示したが、本発明は両持ち支持型のボンディングツールに限定されることなく、図6に示すような片持ち型のボンディングツールに対しても適用可能である。
【0053】
図6において片持ち型のボンディングツール143は、実施の形態2に示すボンディングツール141において凸状部30から右側の部分を切除した構成となっており、両持ち型の場合と同様に定在波の節に相当する位置で固定支持され、定在波の腹に相当する位置に接合作用部31が配置された構成となっている。
【0054】
ホーン153には、円形断面の装着孔153eが右端面から吸引孔16cの手前側まで長手方向(第1方向)に設けられており、装着孔153eには棒状の加熱手段であるヒータ18Cが長手方向に沿って挿入されている。ヒータ18Cの機能は、実施の形態1に示すヒータ18と同様である。ホーン153の右端面近傍には、実施の形態1のスリット15gと同様のスリット153gが設けられている。
【0055】
ホーン153の上面側の定在波振動の節の位置に設けられたボルト孔153fには、実施の形態1と同様のセットボルト33が螺入しており、ヒータ18Cは、セットボルト33によってホーン153に固定されている。吸引路16aは、装着孔153eの下方に配設された吸引路16bを介して吸引孔16cと連通している。上記構成においても、ヒータ18Cを接合作用部31の直近に配置して加熱対象を加熱することができ、高効率・均一な加熱が実現される。
【0056】
上記説明したように、本発明の各実施の形態に示すボンディングツールにおいては、加熱用のヒータをホーンの長手方向に沿った第1方向に挿入して、ホーン内部における振動伝播への影響を極力少なくするようにしている。これにより、電子部品の小型化に伴うボンディングツールの小型化の要請と、作業効率向上の観点から求められるホーン加熱用のヒータの高出力化の要請とを同時に満たすボンディングツールが実現可能となり、高効率の加熱と安定した振動特性の実現を両立させることができる。
【0057】
【発明の効果】
本発明によれば、ボンディングツール加熱用の棒状の加熱手段を、ホーンの長手方向に沿った第1方向に挿入する構成を採用したので、ホーン内部における振動伝播への影響を極力少なくすることができ、小さなサイズのホーンに高出力の加熱手段を組み込む場合にあっても、高効率の加熱と安定した振動特性の実現を両立させることができる。
【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】(a)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
(b)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上下反転斜視図
【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2の電子部品のボンディングツールの正断面図
【図5】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正断面図
【図6】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正断面図
【符号の説明】
14、141,142,143 ボンディングツール
15、151、152,153 ホーン
17 振動子
18,18A.18B,18C ヒータ
30 凸状部
31 接合作用部
33 セットボルト
40 電子部品[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electronic component bonding apparatus and a bonding tool for bonding an object to be bonded such as an electronic component to a surface to be bonded such as an electrode of a substrate.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art As a method of bonding an object to be bonded such as an electronic component to a surface to be bonded such as an electrode of a substrate, a method using ultrasonic pressure welding is known. In this method, ultrasonic vibration is applied to the electronic component while pressing the electronic component against the surface to be bonded, and the bonding surface is minutely vibrated to bring the electronic component into close contact. The bonding tool used in this method has an elongated horn for transmitting the vibration of the vibration source to the electronic component, and while applying a load and vibration to the electronic component by a bonding action portion provided on the horn. Then, the electronic component is bonded to the surface to be joined by pressing.
[0003]
As such a bonding tool, a tool having a built-in heater in a horn is known. Thus, there is an advantage that the electronic component can be heated via the bonding action portion during bonding, and the bonding efficiency can be improved. Conventionally, as a method for mounting such a heater on a horn, a method of inserting a rod-shaped heater into a mounting hole provided in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the horn has been used (for example, see Patent Document 1).
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2000-20961 A (FIG. 3)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, with the miniaturization of electronic components, a small bonding tool is used according to the size of the electronic component. In addition, from the demand for improvement of work efficiency, it is required to employ a high-power heater for the horn described above. However, if the above-described configuration of the conventional heater mounting method is applied as it is to a bonding tool requiring such characteristics, the following problems occur in securing the vibration propagation characteristics.
[0006]
That is, in the conventional configuration, since the rod-shaped heater is inserted across the vibration propagation direction, the heater tends to hinder vibration propagation. This effect is particularly pronounced when a large heater is combined with a small horn for small electronic components. For this reason, it has been difficult for conventional bonding tools to achieve both high-efficiency heating and stable vibration characteristics.
[0007]
Therefore, an object of the present invention is to provide a bonding apparatus and a bonding tool that can achieve both high-efficiency heating and stable vibration characteristics.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
2. The bonding apparatus according to
[0009]
A bonding apparatus according to a second aspect is the bonding apparatus according to the first aspect, wherein the heating unit is fixed to the horn at a position of a node of a standing wave vibration induced in the horn by the vibrator.
[0010]
The bonding tool according to
[0011]
The bonding tool according to a fourth aspect is the bonding tool according to the third aspect, wherein the heating unit is fixed to the horn at a position of a node of a standing wave vibration induced in the horn by the vibrator.
[0012]
According to the present invention, the influence on the vibration propagation inside the horn can be minimized by inserting the rod-shaped heating means for heating the bonding tool in the first direction along the longitudinal direction of the horn. Even when a high-power heating means is incorporated in the horn, it is possible to achieve both high-efficiency heating and stable vibration characteristics.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(Embodiment 1)
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a front view of an electronic component bonding apparatus according to
[0014]
First, the overall structure of an electronic component bonding apparatus will be described with reference to FIG.
[0015]
In FIG. 1, a substrate 46 whose upper surface is a surface to which electronic components are joined is placed on a substrate holder 47, and the substrate holder 47 is placed on a table 48. The table 48 is a movable table, and horizontally moves the substrate 46 in the X direction and the Y direction to position the substrate 46 at a predetermined position. The table 48 serves as positioning means for moving the board 46 relative to the
[0016]
Reference numeral 42 denotes a camera, which is mounted on the uniaxial table 43. A
[0017]
A
[0018]
The
[0019]
A holder 12 is coupled to the lower end of the main body 11 of the
[0020]
Hereinafter, the
[0021]
As shown in FIG. 2A, the
[0022]
On both side surfaces 15b of the
[0023]
The rib 15c is provided to protrude outward from the
[0024]
In fixing the
[0025]
The point is that it is sufficient that the load applied to the
[0026]
At approximately the center of the two sets (four) of the ribs 15c, a protruding
[0027]
At the end of the protruding
[0028]
As shown in FIG. 2 (b), a suction hole 31b is formed in the bonding surface 31a on the lower surface of the
[0029]
With the
[0030]
On the opposite side of the
[0031]
The
[0032]
Next, the vibration characteristics of the
[0033]
That is, in the standing wave vibration of the
[0034]
Then, the vibration of the
[0035]
Next, the heating means provided in the
[0036]
Near the right end face of the
[0037]
Next, a method of fixing the
[0038]
As described above, by using the method of fixing the
[0039]
Alternatively, a support member may be provided on a base member that is separate from the
[0040]
As described above, by adopting a configuration in which the
[0041]
First, the presence of a discontinuous portion in which a foreign substance such as a heater is interposed inside the horn generally causes a reduction in vibration propagation efficiency and instability of vibration characteristics. , The projected area of the heater insertion portion in the vibration direction can be minimized. Therefore, as compared with the conventional method in which the heater is inserted in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the horn and the heater crosses the vibration propagation direction, the influence of the heater insertion portion on the vibration propagation inside the horn is minimized. It becomes possible.
[0042]
Next, in the configuration shown in the present embodiment, since a portion corresponding to the longitudinal dimension of the
[0043]
Further, in the configuration shown in the present embodiment, since the mounting portion of
[0044]
(Embodiment 2)
FIG. 4 is a front sectional view of the electronic component bonding tool according to the second embodiment of the present invention. According to the second embodiment, in a bonding tool 141 having the same outer shape and outer configuration as the
[0045]
In FIG. 4, a mounting hole 151e having a circular cross section is provided in the
[0046]
The
[0047]
By mounting the heater 18A inside the
[0048]
(Embodiment 3)
FIG. 5 is a front sectional view of a bonding tool for an electronic component according to
[0049]
In FIG. 5, two mounting holes 152 e having a circular cross section are provided in the
[0050]
Two bolt holes 152f are provided at positions corresponding to the mounting
[0051]
As in the above-described configuration, by mounting the two heaters 18B in the
[0052]
(Embodiment 4)
FIG. 6 is a front sectional view of a bonding tool for an electronic component according to a fourth embodiment of the present invention. In the first, second, and third embodiments, the example of the double-supported bonding tool that fixedly supports the horn at a plurality of support positions in the longitudinal direction has been described. However, the present invention is limited to the double-supported bonding tool. Instead, the present invention can be applied to a cantilever type bonding tool as shown in FIG.
[0053]
In FIG. 6, the cantilever
[0054]
A mounting hole 153e having a circular cross section is provided in the
[0055]
A
[0056]
As described above, in the bonding tool according to each embodiment of the present invention, the heater for heating is inserted in the first direction along the longitudinal direction of the horn to minimize the influence on the vibration propagation inside the horn. I try to reduce it. This makes it possible to realize a bonding tool that simultaneously satisfies the demand for downsizing of the bonding tool accompanying the downsizing of electronic components and the demand for higher output of the heater for horn heating required from the viewpoint of improving work efficiency. It is possible to achieve both efficient heating and stable vibration characteristics.
[0057]
【The invention's effect】
According to the present invention, since the rod-shaped heating means for heating the bonding tool is inserted in the first direction along the longitudinal direction of the horn, the influence on the vibration propagation inside the horn can be minimized. Thus, even when a high-power heating means is incorporated in a horn having a small size, both high-efficiency heating and stable vibration characteristics can be achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of an electronic component bonding apparatus according to
14, 141, 142, 143
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