JP3402284B2 - ボンディング装置 - Google Patents
ボンディング装置Info
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
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- Power Engineering (AREA)
- Wire Bonding (AREA)
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
に関し、特にキャピラリが製品に接触する際の衝撃を微
小にする事のできるボンディング装置に関するものであ
る。 【０００２】 【従来の技術】一般に、従来のボンディング装置は、図
５〜７に示すように筐体１の上にＸＹステージ部２が載
置されており、その上にヘッド部３が取り付けられてい
る。また、ＸＹステージ部２は、Ｘステージ２ａとＹス
テージ２ｂとから構成されており、上に載置されたヘッ
ド部３をＸＹ方向に移動して、台４上の製品５の位置に
キャピラリ６を合わせる。更に、ヘッド部３は、図７に
詳述するように、ヘッドベース７に回転中心８で回動可
能にホーンホルダ９が支承されている。また、ヘッドベ
ース７側に固定されたＶＣＭヨーク１０とホーンホルダ
９に固定されたＶＣＭコイル１１とが対向配置されてボ
イスコイルモータを形成しており、ＶＣＭコイル１１に
通電する事により、ホーンホルダ９が回転中心８を中心
に回転速度一定で回動する。 【０００３】ホーンホルダ９が回動すると、超音波ホー
ン１２を介してホーンホルダの先端に固定されたキャピ
ラリ６が台４上の製品５に回転速度一定で接近する。キ
ャピラリ６が製品５に接触すると、ＶＣＭコイル１１へ
通電している電流が変化し、接触した事を感知できる。
その後、ＶＣＭコイル１１にキャピラリ６が製品５を所
定の圧力で押圧するために必要とされる電流がＶＣＭコ
イル１１に印加される。 【０００４】また、特開平２−１０６０４８号公報に
は、ワイヤボンディング装置のワイヤを挟持する機構が
開示されている。しかし、ここに開示された技術は、ワ
イヤ押え板及びキャピラリの中にワイヤを挿入する作業
性を向上するものである。したがって、ここに開示され
た技術と、本願発明のキャピラリを垂直に下降させると
共に、製品に接触する際の衝撃を微小にする技術とは異
なるものである。 【０００５】また、特開平４−２７３１３３号公報に
は、ヘッドベースに支持された軸を中心に揺動するボン
ディングアームによりワイヤをボンディングする装置が
開示されている。しかし、ここに開示されたワイヤボン
ディング装置は、キャピラリが軸を中心に回動するもの
であり、製品に対して垂直に下降するものではない。 【０００６】また、特開平８−２３６５７３号公報に
は、接合箇所の高さを非接触で測定する高さ測定素子
と、測定高さを記憶する記憶部とを備え、記憶された高
さまで高速で降下させ、その後低速で降下させ、衝撃力
の低減を図る構成が開示されている。しかし、ここに開
示された装置も、ボンディングヘッドが軸を中心に回動
する為に、半導体素子にツール（キャピラリ）が平行移
動して接触する事がない。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】一方、上記のボンディ
ング装置では、以下のような問題点を有していた。第１
の問題点は、キャピラリ６が製品５に接触する際の衝撃
が大きい。理由は、キャピラリが製品に接触する際の速
度を微小にするとキャピラリと製品の接触を検出できな
いため、速度を微小にできないからである。また、ボイ
スコイルモータによる回転駆動であるため、小型化が困
難で軽量化や半径の縮小ができないため、慣性が大き
く、よって衝撃が大きくなる。更に、キャピラリ６が製
品５に接触する際の角度が、製品の高さが変化した場合
に垂直にならない。理由は、ホーンホルダ９による回転
駆動であるからである。 【０００８】そこで本発明の目的は、上記した従来の欠
点を改良するべく、キャピラリが製品に接触する際の衝
撃を低減すると共に、製品の高さ位置が変化した場合で
も、キャピラリが常に製品に垂直に接触する事のできる
ボンディング装置を提供することにある。 【０００９】 【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため、基本的に以下に記載されたような構成を採用
するものである。即ち、本発明に係わるボンディング装
置の態様としては、筐体に固定されたＸＹステージ部
と、該ＸＹステージ部に取り付けられたヘッド部とを有
し、該ヘッド部はヘッドベースに平行移動可能に支承さ
れたホルダと、該ホルダに取り付けられたキャピラリ
と、前記ホルダを駆動する駆動機構とからなり、前記ヘ
ッド部は、前記ヘッドベースに平行板バネで支承されて
いることを特徴とするものである。 【００１０】 【発明の実施の形態】本発明のボンディング装置は、上
記した様な従来技術に於ける問題点を解決する為、筐体
に固定されたＸＹステージ部と、該ＸＹステージ部に取
り付けられたヘッド部とを有し、該ヘッド部はヘッドベ
ースに平行移動可能に支承されたホーンホルダと、該ホ
ーンホルダに超音波ホーンを介して取り付けられたキャ
ピラリと、前記ホーンホルダを駆動する駆動機構と、前
記キャピラリの変位を検出する位置検出センサとから構
成されたので、キャピラリが製品に接触する際の衝撃を
低減すると共に、製品の高さ位置が変化した場合でも、
キャピラリを常に製品に垂直に接触させる事が出来る。 【００１１】 【実施例】以下に、本発明に係るボンディング装置の一
具体例の構成を図面を参照しながら詳細に説明する。図
１は、本発明に係るボンディング装置の一実施例を示す
斜視図である。ここで、ボンディング装置は、筐体１５
に固定されたＸＹステージ部１６と、該ＸＹステージ部
１６に取り付けられたヘッド部１７とを有し、該ヘッド
部１７はヘッドベース１８に平行移動可能に支承された
ホーンホルダ１９と、該ホーンホルダ１９に超音波ホー
ン２０を介して取り付けられたキャピラリ２１と、前記
ホーンホルダ１９を駆動する駆動機構と、前記キャピラ
リ２１の変位を検出する位置検出センサ２３とから構成
されている。 【００１２】前記ヘッド部１７はヘッドベース１８に平
行板バネ２４で平行移動可能に支承されている。平行板
バネ２４の一端は、ヘッドベース１８の内壁面に垂直に
固定されており、他端は、ホーンホルダ１９に垂直に取
り付けられている。 【００１３】前記駆動機構は、ボイスコイルモータであ
り、ホーンホルダ１９の頭部に固定されたＶＣＭコイル
２５と、該ＶＣＭコイルと対向配置すると共にヘッドベ
ースに固定されたＶＣＭヨーク２６とから構成されてい
る。このＶＣＭヨーク２６に電圧を印加する事により、
ホーンホルダ１９を突出する事が出来る。 【００１４】また、キャピラリ２１の変位を検出する位
置検出センサは、安価な近接センサを使用する事が出来
る。 【００１５】次に、以上の様な構成のボンディング装置
の制御方法について図７を参照して説明する。先ず、
近接センサ２３からの出力が、キャピラリ２１の先端が
製品５に当接する寸前の値になるまで近接センサ２３か
らの出力を参照しながらＶＣＭコイル２５に除々に大き
な電流を通電し、平行板ばね２４で支承されたキャピラ
リ２１を当該平行板ばね２４の弾性力に抗して垂直に下
降させる。この時の電流変化は、０からＩ１ である。
また、位置検出センサ２３の出力は、Ｚ０からＺ１であ
る。更に、平行板バネ２４の働きによって、キャピラリ
２１は垂直状態を保持したまま下降する。 【００１６】更に、キャピラリ２１の先端が製品５に当
接（Ｚ１）すると、キャピラリ２１が製品５を所定の圧
力で更に押圧するために必要な電流をＩ２まで増加す
る。ここで、キャピラリ２１は、加速度一定で下降する
が、製品５との距離Δ（Ｚ２−Ｚ１）は、微小であるた
め製品５に接触する際のキャピラリ２１の速度は、微小
である。 【００１７】ＶＣＭコイル２５に一定時間（Ｔ１〜Ｔ
３）まで印加する。この間、荷重は、Ｆ１ を維持す
る。また、一定時間経過後、ＶＣＭコイル２５に印加す
る電流を除々に減じ平行板ばね２４の弾性力によってキ
ャピラリ２１を上昇させる。 【００１８】尚、本発明は以上の実施例に限ることなく
本発明の技術思想に基づいて種々の設計変更が可能であ
る。 【００１９】 【発明の効果】第一の効果は、キャピラリが製品に接触
する際の衝撃を微小にすることができる。理由は、キャ
ピラリが製品に当接する際の速度が微小で、かつ、平行
板ばねを用いることにより下降機構を軽量化することが
できるからである。 【００２０】第二の効果は、キャピラリが製品に当接す
る際の当接角度を製品の高さが変化した場合でも常に垂
直にすることができる。理由は、平行板ばねを使用し、
キャピラリを平行移動する事が出来るからである。 【００２１】第三の効果は、安価なボンディング装置を
提供する事ができる。理由は、位置検出に安価な近接セ
ンサを使用すると共に、昇降動作に平行板ばねを使用す
るので、ＬＭガイド等の部品が不要であり、下降動作の
制御が位置制御と荷重制御だけのため、設計が簡単であ
るからである。
に関し、特にキャピラリが製品に接触する際の衝撃を微
小にする事のできるボンディング装置に関するものであ
る。 【０００２】 【従来の技術】一般に、従来のボンディング装置は、図
５〜７に示すように筐体１の上にＸＹステージ部２が載
置されており、その上にヘッド部３が取り付けられてい
る。また、ＸＹステージ部２は、Ｘステージ２ａとＹス
テージ２ｂとから構成されており、上に載置されたヘッ
ド部３をＸＹ方向に移動して、台４上の製品５の位置に
キャピラリ６を合わせる。更に、ヘッド部３は、図７に
詳述するように、ヘッドベース７に回転中心８で回動可
能にホーンホルダ９が支承されている。また、ヘッドベ
ース７側に固定されたＶＣＭヨーク１０とホーンホルダ
９に固定されたＶＣＭコイル１１とが対向配置されてボ
イスコイルモータを形成しており、ＶＣＭコイル１１に
通電する事により、ホーンホルダ９が回転中心８を中心
に回転速度一定で回動する。 【０００３】ホーンホルダ９が回動すると、超音波ホー
ン１２を介してホーンホルダの先端に固定されたキャピ
ラリ６が台４上の製品５に回転速度一定で接近する。キ
ャピラリ６が製品５に接触すると、ＶＣＭコイル１１へ
通電している電流が変化し、接触した事を感知できる。
その後、ＶＣＭコイル１１にキャピラリ６が製品５を所
定の圧力で押圧するために必要とされる電流がＶＣＭコ
イル１１に印加される。 【０００４】また、特開平２−１０６０４８号公報に
は、ワイヤボンディング装置のワイヤを挟持する機構が
開示されている。しかし、ここに開示された技術は、ワ
イヤ押え板及びキャピラリの中にワイヤを挿入する作業
性を向上するものである。したがって、ここに開示され
た技術と、本願発明のキャピラリを垂直に下降させると
共に、製品に接触する際の衝撃を微小にする技術とは異
なるものである。 【０００５】また、特開平４−２７３１３３号公報に
は、ヘッドベースに支持された軸を中心に揺動するボン
ディングアームによりワイヤをボンディングする装置が
開示されている。しかし、ここに開示されたワイヤボン
ディング装置は、キャピラリが軸を中心に回動するもの
であり、製品に対して垂直に下降するものではない。 【０００６】また、特開平８−２３６５７３号公報に
は、接合箇所の高さを非接触で測定する高さ測定素子
と、測定高さを記憶する記憶部とを備え、記憶された高
さまで高速で降下させ、その後低速で降下させ、衝撃力
の低減を図る構成が開示されている。しかし、ここに開
示された装置も、ボンディングヘッドが軸を中心に回動
する為に、半導体素子にツール（キャピラリ）が平行移
動して接触する事がない。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】一方、上記のボンディ
ング装置では、以下のような問題点を有していた。第１
の問題点は、キャピラリ６が製品５に接触する際の衝撃
が大きい。理由は、キャピラリが製品に接触する際の速
度を微小にするとキャピラリと製品の接触を検出できな
いため、速度を微小にできないからである。また、ボイ
スコイルモータによる回転駆動であるため、小型化が困
難で軽量化や半径の縮小ができないため、慣性が大き
く、よって衝撃が大きくなる。更に、キャピラリ６が製
品５に接触する際の角度が、製品の高さが変化した場合
に垂直にならない。理由は、ホーンホルダ９による回転
駆動であるからである。 【０００８】そこで本発明の目的は、上記した従来の欠
点を改良するべく、キャピラリが製品に接触する際の衝
撃を低減すると共に、製品の高さ位置が変化した場合で
も、キャピラリが常に製品に垂直に接触する事のできる
ボンディング装置を提供することにある。 【０００９】 【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため、基本的に以下に記載されたような構成を採用
するものである。即ち、本発明に係わるボンディング装
置の態様としては、筐体に固定されたＸＹステージ部
と、該ＸＹステージ部に取り付けられたヘッド部とを有
し、該ヘッド部はヘッドベースに平行移動可能に支承さ
れたホルダと、該ホルダに取り付けられたキャピラリ
と、前記ホルダを駆動する駆動機構とからなり、前記ヘ
ッド部は、前記ヘッドベースに平行板バネで支承されて
いることを特徴とするものである。 【００１０】 【発明の実施の形態】本発明のボンディング装置は、上
記した様な従来技術に於ける問題点を解決する為、筐体
に固定されたＸＹステージ部と、該ＸＹステージ部に取
り付けられたヘッド部とを有し、該ヘッド部はヘッドベ
ースに平行移動可能に支承されたホーンホルダと、該ホ
ーンホルダに超音波ホーンを介して取り付けられたキャ
ピラリと、前記ホーンホルダを駆動する駆動機構と、前
記キャピラリの変位を検出する位置検出センサとから構
成されたので、キャピラリが製品に接触する際の衝撃を
低減すると共に、製品の高さ位置が変化した場合でも、
キャピラリを常に製品に垂直に接触させる事が出来る。 【００１１】 【実施例】以下に、本発明に係るボンディング装置の一
具体例の構成を図面を参照しながら詳細に説明する。図
１は、本発明に係るボンディング装置の一実施例を示す
斜視図である。ここで、ボンディング装置は、筐体１５
に固定されたＸＹステージ部１６と、該ＸＹステージ部
１６に取り付けられたヘッド部１７とを有し、該ヘッド
部１７はヘッドベース１８に平行移動可能に支承された
ホーンホルダ１９と、該ホーンホルダ１９に超音波ホー
ン２０を介して取り付けられたキャピラリ２１と、前記
ホーンホルダ１９を駆動する駆動機構と、前記キャピラ
リ２１の変位を検出する位置検出センサ２３とから構成
されている。 【００１２】前記ヘッド部１７はヘッドベース１８に平
行板バネ２４で平行移動可能に支承されている。平行板
バネ２４の一端は、ヘッドベース１８の内壁面に垂直に
固定されており、他端は、ホーンホルダ１９に垂直に取
り付けられている。 【００１３】前記駆動機構は、ボイスコイルモータであ
り、ホーンホルダ１９の頭部に固定されたＶＣＭコイル
２５と、該ＶＣＭコイルと対向配置すると共にヘッドベ
ースに固定されたＶＣＭヨーク２６とから構成されてい
る。このＶＣＭヨーク２６に電圧を印加する事により、
ホーンホルダ１９を突出する事が出来る。 【００１４】また、キャピラリ２１の変位を検出する位
置検出センサは、安価な近接センサを使用する事が出来
る。 【００１５】次に、以上の様な構成のボンディング装置
の制御方法について図７を参照して説明する。先ず、
近接センサ２３からの出力が、キャピラリ２１の先端が
製品５に当接する寸前の値になるまで近接センサ２３か
らの出力を参照しながらＶＣＭコイル２５に除々に大き
な電流を通電し、平行板ばね２４で支承されたキャピラ
リ２１を当該平行板ばね２４の弾性力に抗して垂直に下
降させる。この時の電流変化は、０からＩ１ である。
また、位置検出センサ２３の出力は、Ｚ０からＺ１であ
る。更に、平行板バネ２４の働きによって、キャピラリ
２１は垂直状態を保持したまま下降する。 【００１６】更に、キャピラリ２１の先端が製品５に当
接（Ｚ１）すると、キャピラリ２１が製品５を所定の圧
力で更に押圧するために必要な電流をＩ２まで増加す
る。ここで、キャピラリ２１は、加速度一定で下降する
が、製品５との距離Δ（Ｚ２−Ｚ１）は、微小であるた
め製品５に接触する際のキャピラリ２１の速度は、微小
である。 【００１７】ＶＣＭコイル２５に一定時間（Ｔ１〜Ｔ
３）まで印加する。この間、荷重は、Ｆ１ を維持す
る。また、一定時間経過後、ＶＣＭコイル２５に印加す
る電流を除々に減じ平行板ばね２４の弾性力によってキ
ャピラリ２１を上昇させる。 【００１８】尚、本発明は以上の実施例に限ることなく
本発明の技術思想に基づいて種々の設計変更が可能であ
る。 【００１９】 【発明の効果】第一の効果は、キャピラリが製品に接触
する際の衝撃を微小にすることができる。理由は、キャ
ピラリが製品に当接する際の速度が微小で、かつ、平行
板ばねを用いることにより下降機構を軽量化することが
できるからである。 【００２０】第二の効果は、キャピラリが製品に当接す
る際の当接角度を製品の高さが変化した場合でも常に垂
直にすることができる。理由は、平行板ばねを使用し、
キャピラリを平行移動する事が出来るからである。 【００２１】第三の効果は、安価なボンディング装置を
提供する事ができる。理由は、位置検出に安価な近接セ
ンサを使用すると共に、昇降動作に平行板ばねを使用す
るので、ＬＭガイド等の部品が不要であり、下降動作の
制御が位置制御と荷重制御だけのため、設計が簡単であ
るからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に係るボンディング装置の一実
施例を示す斜視図である。 【図２】図２は、同ボンディング装置の要部側面図であ
る。 【図３】図３は、同ボンディング装置の駆動原理を示す
要部側面図である。 【図４】図４は、本発明のボンディング装置の制御方法
を示す近接センサ出力、ＶＣＭ電流、荷重の関係を示す
説明図である。 【図５】図５は、従来のボンディング装置の一例を示す
要部斜視図である。 【図６】図６は、従来のボンディング装置の一例を示す
要部側面図である。 【図７】図７は、従来のボンディング装置の一例を示す
要部側面図である。 【符号の説明】 １ 筐体 ２ ＸＹステージ部 ３ ヘッド部 ４ 台 ５ 製品 ６ キャピラリ ７ ヘッドベース ８ 回転中心 ９ ホーンホルダ １０ ＶＣＭヨーク １１ ＶＣＭコイル １２ 超音波ホーン １５ 筐体 １６ ＸＹステージ部 １７ ヘッド部 １８ ヘッドベース １９ ホーンホルダ ２０ 超音波ホーン ２１ キャピラリ ２２ 駆動機構 ２３ 位置検出センサ（近接センサ） ２４ 平行板バネ ２５ ＶＣＭコイル ２６ ＶＣＭヨーク
施例を示す斜視図である。 【図２】図２は、同ボンディング装置の要部側面図であ
る。 【図３】図３は、同ボンディング装置の駆動原理を示す
要部側面図である。 【図４】図４は、本発明のボンディング装置の制御方法
を示す近接センサ出力、ＶＣＭ電流、荷重の関係を示す
説明図である。 【図５】図５は、従来のボンディング装置の一例を示す
要部斜視図である。 【図６】図６は、従来のボンディング装置の一例を示す
要部側面図である。 【図７】図７は、従来のボンディング装置の一例を示す
要部側面図である。 【符号の説明】 １ 筐体 ２ ＸＹステージ部 ３ ヘッド部 ４ 台 ５ 製品 ６ キャピラリ ７ ヘッドベース ８ 回転中心 ９ ホーンホルダ １０ ＶＣＭヨーク １１ ＶＣＭコイル １２ 超音波ホーン １５ 筐体 １６ ＸＹステージ部 １７ ヘッド部 １８ ヘッドベース １９ ホーンホルダ ２０ 超音波ホーン ２１ キャピラリ ２２ 駆動機構 ２３ 位置検出センサ（近接センサ） ２４ 平行板バネ ２５ ＶＣＭコイル ２６ ＶＣＭヨーク
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 21/60
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 筐体に固定されたＸＹステージ部と、該
ＸＹステージ部に取り付けられたヘッド部とを有し、該
ヘッド部はヘッドベースに平行移動可能に支承されたホ
ルダと、該ホルダに取り付けられたキャピラリと、前記
ホルダを駆動する駆動機構とからなり、前記ヘッド部
は、前記ヘッドベースに平行板バネで支承されているこ
とを特徴とするボンディング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30926099A JP3402284B2 (ja) | 1999-10-29 | 1999-10-29 | ボンディング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30926099A JP3402284B2 (ja) | 1999-10-29 | 1999-10-29 | ボンディング装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001127097A JP2001127097A (ja) | 2001-05-11 |
| JP3402284B2 true JP3402284B2 (ja) | 2003-05-06 |
Family
ID=17990864
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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