JP3718395B2 - ボンディング装置のボンディングヘッド - Google Patents

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Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、主として半導体の組み立てに使われるボンディング装置に係るもので、特には生産性の高い高速ワイヤボンディング装置、およびシングルポイントＴＡＢボンディング装置に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
ワイヤーボンディング装置あるいはシングルポイントＴＡＢボンディング装置のボンディングヘッドにおける振動子ブロックの支持方法としては、従来、支点支持方式と平行支持方式がとられてきた。
【０００３】
支点支持方式は、支点を中心に回転可能に支持した方法で、支点にはピボットあるいは薄板バネを使って、振動子ブロックを上下動ブロックに結合しているが、この支点の高さはツール先端と同じ高さにしてあり、ワイヤーボンディング装置でもボンディングヘッドが回転しないボールボンディング装置やワーク回転型のウェッジボンディング装置に主に使われてきた。
【０００４】
一方、平行支持方式は、平行を保ったまま移動可能に支持した方法で、２枚の薄板バネを平行に使って、振動子ブロックを上下動ブロックに結合しているが、この結合はツール先端よりは高い位置でなされてあり、ワイヤーボンディング装置でもボンディングヘッドが回転するロータリヘッド型のウェッジボンディング装置に主に使われてきた。
【０００５】
支点支持方式では、構造が簡単であることから、小型化、軽量化が進み、高速化が実現されているが、支点支持部が低い高さに有ることからボンディング対象のワークは支点支持部と干渉しないサイズ、形状およびボンディング領域に限定される。ボールボンダーでは長尺のリードフレームも対象ワークであるが、ウェッジボンダーでは、対象ワークが回転しても干渉しないという制限が加わる。大型のワークを対象とするためには、ツール先端から支点支持部までの距離を大きくとることが必要になり、ボンディングヘッドが小型化できず、軽量化、高速化の妨げになってきた。また支点を高くすると、ツールの先端が接合物を挟んで被接合面にランディングした後に、さらに上下動ブロックが下降を続けた時に、ツール先端が水平方向に動く。この動き量は支点の高さに応じて大きくなる傾向にあるため、ランディング後の下降量を最小限にして且つ安定化させる等の高精度化，高信頼性化の別の工夫と対策を必要としていた。
【０００６】
一方、平行支持方式では、上下に１枚ずつ多少離して２枚の薄板の両端を振動子ブロックと上下動ブロックに固定してあり、この２枚の薄板が同じように曲がることで振動子ブロックは上下動ブロックに対し平行を保ったまま上下に動くことができる。この方式ではツール先端に対し十分な高さで振動子ブロックが支持されているためにボンディング対象ワークと支持部との干渉の問題はない。また、ツール先端が接合物を挟んで被接合面にランディングした後、さらに上下動ブロックが下降を続けたとき、ツール先端の水平方向の動きは、ランディング直後は０であり、少ない。構造も比較的簡単で、小型化、軽量化と共に高速化が進められているが、画期的な進展はみられていない。ランディング時、接合物にはツール先端から衝突荷重が加えられるが、この撃力で接合物は塑性変形して潰される。この初期潰れが大きいと、その後のボンディングプロセスにおいて接合部の中央が接合されないことが起こってきて、接合部の信頼性に影響を及ぼす。撃力は衝突速度つまりランディング速度とツール先端が受け持つ質量つまり等価質量との積である。振動子ブロックを小型化して質量を同じにしたとしても、等価質量は、支点支持方式と比べ平行支持方式のほうが明らかに大きい。撃力に係わるツール先端の等価質量を減らすことができないことが高速化の妨げの一因となってきた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来技術が有する上述の問題点を解決すべくなされたもので、その目的とするところは、ボンディング対象ワークと干渉する恐れが無く、撃力に係わるツール先端の等価質量が減らせて、ランディング後のツール先端の水平方向移動を少なくし、高速、高精度及び高信頼性のボンディングを可能とするボンディング装置のボンディングヘッドにおける振動子ブロックの支持方法を提供することである。
【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にもとづくボンディング装置のボンディングヘッドにおける振動子ブロックの支持方法は、上下に動作する上下動ブロックと、ツール、ホーン、超音波振動子及びホルダよりなる振動子ブロックと、連結ブロックとで主に構成されるボンディング装置のボンディングヘッドにおいて、前記振動子ブロックの中心を自転中心とし、前記ツール先端の真上にあって上下動ブロック上の点を公転中心、前記自転中心から前記ツール先端までの距離と等しい距離を公転半径とした円の円周上を前記自転中心が移動して、前記振動子ブロックが前記上下動ブロックに対し自転しながら公転できるように、自転軸と公転軸は平行に前記連結ブロックを介して前記振動子ブロックを前記上下動ブロックに結合し、かつ、前記自転と前記公転の回転方向が互いに逆で回転量が等しくなるようにギヤないしベルト伝動機構を介して前記振動子ブロックと前記上下動ブロックを結合することによって、ボンディング動作のために前記上下動ブロックが前記振動子ブロックとともに垂直に下降し、前記ツールの先端が接合物を挟んで被接合面にランディングした後、さらに前記上下動ブロックが下降を続けた時に、前記振動子ブロックが前記ツール先端を回転中心として回転するように動くようにしたものである。
【０００９】
而してまた本発明は、前記振動子ブロックの前記上下動ブロックへの結合方法において、前記自転と前記公転の回転方向が互いに逆で回転量が等しくなるようにギヤないしベルト伝動機構を介して前記振動子ブロックと前記上下動ブロックを結合するのに代えて、前記振動子ブロック上の点で、前記自転中心に対し前記ツールと反対側の端にあって、前記自転中心からの水平距離が前記ツール先端までの水平距離に等しい点（以下端点と呼ぶ）、が水平に移動可能で、かつ前記振動子ブロックが前記端点で回転可能に、さらには回転軸が前記自転軸あるいは前記公転軸と平行になるように、回転機構とスライド機構を備えた、前記連結ブロックとは別の連結ブロックを介して前記振動子ブロックを前記上下動ブロックに結合するようにして、前記自転と前記公転の回転方向が互いに逆で回転量がほぼ等しくなるようにした支持方法を含むものである。
【００１０】
さらにまた本発明は、前記端点を前記自転中心に対し前記ツール先端と点対称の点とし、前記端点が動く高さは前記公転中心と同じとすることによってランディング後のツール先端の水平方向移動量を極小とすることを特徴とした支持方法を含むものである。
【００１１】
さらにまた本発明は、前記振動子ブロックの前記上下動ブロックへの結合方法において、前記自転と前記公転の回転方向が互いに逆で回転量が等しくなるようにギヤないしベルト伝動機構を介して前記振動子ブロックと前記上下動ブロックを結合するのに代えて、前記振動子ブロック上の点で、前記自転中心に対し前記ツールと反対側の端にあって、前記自転中心からの水平距離が前記ツール先端までの水平距離に等しい点（以下端点と呼ぶ）が、前記上下動ブロック上にあって、前記公転中心からの水平距離が前記振動子ブロックの前記ツール先端から前記端点までの水平距離に等しい点（以下第４結合点と呼ぶ）を中心とする円の円周上を移動するように、かつ前記振動子ブロックが前記端点で回転可能に、さらには回転軸が前記自転軸あるいは前記公転軸と平行になるように、回転機構を備えた、前記連結ブロックとは別の連結ブロックを介して前記振動子ブロックを前記上下動ブロックに結合するようにして、前記自転と前記公転の回転方向が互いに逆で回転量がほぼ等しくなるようにした支持方法を含むものである。
【００１２】
さらにまた本発明は、ランディング前の前記ツール先端までの距離の半分を１として、前記公転中心の高さを基準とした前記第４結合点の高さをｈ、回転半径である前記第４結合点から前記端点までの距離をｒとしたときに、ｒとｈの関係が、
ｒ＝（２＋ｈ）＊（２＋ｈ）／（４＋ｈ）
となるように、あるいは前記第４結合点の高さが前記公転中心付近のときには、ｒとｈの関係が、
ｒ＝１＋３＊ｈ／４
となるように、前記第４結合点および前記端点の位置を決めることによって、ランディング後のツール先端の水平方向移動量を極小とすることを特徴とする支持方法を含むものである。
【００１３】
【作用】
本発明に基づく振動子ブロックの支持方法は以下のように作用する。
平行な前記自転と前記公転の回転軸に直交する前記ツール先端を含む平面にて以下その作用を説明する。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
【表１】
Figure 0003718395
【００１７】
この表において、端点の高さは、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。高さの範囲については実用性から−１．５から０．５までとした。また、この例は、本発明の公転中心と自転中心を結ぶ直線あるいは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は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い、として計算している。水平方向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、あるいは沈み込み量を変えてもその値は変わらない。因みに、ツール先端８と支点２１間の水平距離が５１．９６ｍｍ、ランディング後の上下動ブロックの下降量（以下沈み込み量と呼ぶ）を０．０４５ｍｍとした時に、図４に示す従来の支点支持方式のツール先端８の水平方向移動量は０．０２μｍである。また下降量０．０４５ｍｍは振動子ブロックの回転角で０．０５度、端点の高さ１は１５ｍｍにそれぞれ相当する。
【００１８】
この表は、ランディング後のツール先端の水平方向移動量が従来方式の支点支持方式よりも小さくできることを示しており、本発明に基づく支持方法は、上下動ブロックが垂直に下降してきてツール先端が下降を止めた後も下降を続けたときに、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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
【表２】
Figure 0003718395
【００２２】
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。
【００２３】
この表は、ランディング後のツール先端の水平方向移動量が、従来方式の支点支持方式よりも小さく選択できることを示しており、本発明に基づく支持方法は、上下動ブロックが垂直に下降してきて、ツール先端が下降を止めた後も下降を続けた時に、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。
【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
ｒ＝（２＋ｈ）＊（２＋ｈ）／（４＋ｈ）
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
ｒ＝１＋３＊ｈ／４
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。
【００２５】
従って、本発明に基づく支持方法は、上下動ブロックが垂直に下降してきて、ツール先端が下降を止めた後も下降を続けた時に、ツール先端の動きを極小にして、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。
【００２６】
以上、ツール先端の動きについて本発明の作用を説明してきたが、これまでの説明で、本発明の支持機構は基本的にはリンク機構であり、すべての節点の位置は振動子ブロックの自転中心と同じ高さもしくはそれより上にとることができ、ワークとの干渉を避けた構造設計ができることが分かる。
【００２７】
さらには、本発明のランディング時の撃力に係わるツール先端の等価質量は、振動子ブロックの質量、質量分布、公転中心と自転中心を結ぶ直線と水平線との成す角度、連結ブロックの質量およびその質量分布により決められるが、連結ブロックの影響は小さく、かつリンク機構の働きで振動子ブロックの質量の半分から１倍の間で設計が可能である。因みに、仮に連結ブロックの質量を０として、振動子ブロックの質量分布は中心に集中し、その質量は１であるとしたときに、ツール先端の等価質量は計算式
１／２＊ＣＯＳθ
で計算できる。ここでθは、公転中心と自転中心を結ぶ直線の水平線との成す角である。この角度が３０度のとき、この値は０．５７７となる。また、この角度が６０度以下でないと利点は無い。
【００２８】
以上まとめると、干渉の恐れの無い支持機構で、撃力に係わるツール先端の等価質量が小さくでき、かつツール先端の水平方向移動を少なくする作用を同時に実現させた支持方法である。
【００２９】
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。
【００３０】
振動子ブロック１ａは自転中心１０で主連結ブロック７ａと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ている。一方、上下動ブロック２ａは公転中心９で主連結ブロック７ａと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ていて、主連結ブロック７ａは、公転中心９と自転中心１０を節点とする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公転中心９、自転中心１０を通る紙面に垂直なそれぞれの直線上である。また，自転中心１０は、振動子ブロック１ａのほぼ中心あるいは重心を狙って決められる。
【００３１】
固定ギヤ１４は、ギヤの中心を公転中心９と同じにして上下動ブロック２ａに固定されている。別の固定ギヤ１５は、ギヤの中心を自転中心１０と同じにして振動子ブロック１ａに固定されている。これら２つのギヤは回転ギヤ１１で結合されて、ギヤ伝動機構を構成している。回転ギヤ１１は主連結ブロック７ａに回転可能に支持されていて、２つの固定ギヤの回転方向を互いに逆にする。固定ギヤ１４と固定ギヤ１５の半径の比を２：１にすることによって、主連結ブロック７ａの回転に対し、振動子ブロック１ａの回転を、方向が逆で回転量を同じにしてある。同様の動きはギヤの代わりにベルトを使っても実現できることは自明であるので説明は省略する。またこの例では節点にピボット軸受けを使っているが、実用上は振動子ブロック１ａの回転量も小さいことから、ピボット軸受けに代えて、薄板バネを使うことで、遊びの無いリンク機構が実現できている。
【００３２】
リニアモータ１３はマグネットとコイルで構成されていて、マグネットは上下動ブロック２ａに、コイルは主連結ブロック７ａにそれぞれ対向して固定されている。リニアモータ１３はコイルに電流を流すことでマグネットとコイルの間に力を発生することができる。上下動ブロック２ａが高速に上昇あるいは下降動作をしているときは、主連結ブロック７ａをストッパ１２に押し付けるように、ランディングあるいはボンディングするときは、ツール先端８にボンディングに必要な押圧力を与えるように、コイルに流す電流はコントロールされる。因みに、φ３０μｍのＡｌワイヤのワイヤボンディング装置の例では、主連結ブロック７ａをストッパ１２に押し付ける力はホールド荷重と呼ばれ、ツール先端の力に換算して１．５Ｎ、ボンディングするときの力はボンド荷重と呼ばれ、０．３Ｎないし０．４Ｎである。
【００３３】
上下動ブロック２ａは図示していない上下動機構に固定されて使われる。ロータリヘッド型のボンディング装置では、やはり図示していない上下動する回転軸に固定されて使われることもある。ボンディングのために、図示していない上下動機構の動きによって、上下動ブロック２ａが下降してきて、ツール先端８がランディングしたときに、ストッパ１２に付けられた図示していないセンサによって、主連結ブロック７ａがストッパ１２から離れる瞬間が捉えられ、それが上下動機構にフィードバックされ、その後の上下動ブロック２ａの下降がコントロールされ，沈み込み動作が完了する。
【００３４】
本実施例においては、原理が分かり易い構造の例を示したが、ギヤ伝動機構の摩擦と遊びを少なくする工夫が要る。
【００３５】
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。
【００３６】
従連結ブロック１７は、上下動ブロック２ｂとスライダ１８を介して水平に動けるように結合し、振動子ブロック１ｂとは端点１９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てリンク機構を構成している。上下動ブロック２ｂが垂直に上下動するに対し、端点１９ａは公転中心９を通って公転軸に直交する水平な直線上を動く。従連結ブロック１７の振動子ブロック１ｂとの節点は厳密には端点１９ａを通る紙面に垂直な直線上にある。
【００３７】
主連結ブロック７ｂと従連結ブロック１７の組み合わせによる働きで前述の作用を実現している。この例では、節点にピボット軸受けを使っているが、これに代えて薄板バネを使うことによって、遊びのないリンク機構が実現できる。
【００３８】
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１９ｂを通る紙面に垂直なそれぞれの直線上である。
【００３９】
主連結ブロック７ｂと従連結ブロック２２の組み合わせによる働きで前述の作用を実現している。本実施例についてボンディングのときの動きを以下に説明する。
【００４０】
図５に本実施例について、ツール先端８がランディングで下降を止めた後、上下動ブロック２ｃがさらに下降を続けたときの振動子ブロック１ｃ、主連結ブロック７ｂおよび従連結ブロック２２の動きをスケルトン（ＳＫＥＬＥＴＯＮ）で示す。ランディング直後、下降途中および下降終了時の３つの状態を抽象的に動きを誇張して表現している。ツール先端８を中心に振動子ブロック１ｃが回転するように動く様子が分かる。
【００４１】
図６に本実施例について、上下動ブロック２ｃが下降を止めた後のボンディング中の振動子ブロック１ｃ、主連結ブロック７ｂおよび従連結ブロック２２の動きをスケルトン（ＳＫＥＬＥＴＯＮ）で示す。ボンディング開始、ボンディング途中およびボンディング終了時の３つの状態を抽象的に動きを誇張して表現している。ツール先端８に押圧力と超音波振動が加わってボンディングが進行していく過程で接合物が塑性変形してつぶれ、ツール先端８が下降していく様子を表していて、ツール先端８の水平方向の動きは無く、ツール先端８は垂直に下降していく様子が分かる
【００４２】
本実施例では、節点にピボット軸受けを使っているが、これに代えて薄板バネを使うことによって、遊びのないリンク機構が実現できている。
【００４３】
半導体等の組み立てにおけるインナリードをボンディングするシングルポイントＴＡＢボンディング装置や、μＢＧＡをボンディングする装置に対し、本実施例のボンディングヘッドはツールを専用ツールにするだけで適用可能であるが、ワイヤボンディング装置では、図示していないワイヤを案内する機構や、やはり図示していないワイヤクランパを必要とする。φ５０μｍ以下の細いワイヤ用のウェッジボンディング装置ではワイヤをクランプして引きちぎるカット動作やツール下にワイヤを供給するフィード動作をさせる機構（図示していない）を使ったり、ボールボンディング装置ではワイヤの先端にボールを作るために電気トーチを使ったり、φ１００μｍ以上の太いワイヤ用のウェッジボンディング装置ではワイヤに切り込みを入れるためのカッタ（図示していない）を使ったりする。これらについては本発明の構成とは直接関係することは無いため図示および説明は省いた。
【００４４】
以上、本発明について、主に細いワイヤ用のウェッジボンディング装置の例で説明してきたが、φ５００μｍの太いワイヤ用では、ボンド荷重が１０Ｎ、超音波振動の電力が数１０Ｗ、沈み込み量が０．４５ｍｍとボンディングヘッドのサイズ、動き量および質量も大きくなるが、表および図を含め、ほぼ同じ説明になる。また、ボールボンディング装置についても、ボンディングヘッドの基本的な機能は同じであり、ウェッジボンディング装置に限らず本発明は適用可能である。
【００４５】
【発明の効果】
本発明にもとづくボンディング装置のボンディングヘッドにおける振動子ブロックの支持方法は次に記載する効果を奏する。
【００４６】
ボンディング対象ワークとの干渉の恐れの無い振動子ブロックの支持機構であって、かつランディング後、ツール先端の水平方向移動量が従来と比べて少なく、高精度で大型のワークもボンディングできる装置が設計できる。
【００４７】
さらには、撃力に係わるツール先端の等価質量を、振動子ブロックの質量よりも小さくでき、ボンディングの高信頼性化ないしは高速化を可能とする。
【００４８】
機械的構造が簡素でボンディングヘッドの小型化、軽量化が可能で、特にはロータリヘッド型のボンディング装置に適用して、効果が大きい。
【００４９】
以上，本発明により、高汎用性、高信頼性、高精度でかつ生産性の高いボンディング装置を安定に供給できるようになり、高密度実装の半導体デバイスのみならず各種電子デバイスの生産に大いに貢献することが期待できる。
【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、
    前記上下動ブロックの下方に配置され、かつ一端にボンディングツールを備えた振動子ブロックと、
    前記ボンディングツールの先端の真上にあって前記上下動ブロック上の点に一方の枢支点を有し、前記振動子ブロックの中心に他方の枢支点を有して枢支され、前記両枢支点間の距離が、前記振動子ブロックの枢支点と前記ボンディングツールの先端との間の距離に等しくされた連結ブロックと、
    前記振動子ブロックが前記上下動ブロックの枢支点を公転中心として傾動するように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枢支点を公転中心として傾動する際に、前記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枢支点を中心として逆方向に自転させるためのギヤ伝動機構又はベルト伝動機構のいずれか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、直線的に変位することを特徴とするボンディングヘッド。
  2. 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、
    前記上下動ブロックの下方に配置され、かつ一端にボンディングツールを備えた振動子ブロックと、
    前記ボンディングツールの先端の真上にあって前記上下動ブロック上の点に一方の枢支点を有し、前記振動子ブロックの中心に他方の枢支点を有して枢支され、前記両枢支点間の距離が、前記振動子ブロックの枢支点と前記ボンディングツールの先端との間の距離に等しくされた連結ブロックと、
    前記振動子ブロックが前記上下動ブロックの枢支点を公転中心として傾動するように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枢支点を公転中心として傾動する際に、前記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枢支点を自転中心として逆方向に自転させるための従連結ブロックであって、前記振動子ブロックの枢支点に対して前記ボンディングツールと反対側の端にあって、前記自転中心からの水平距離が前記自転中心から前記ボンディングツール先端までの水平距離に概ね等しい点（以下端点と呼ぶ）に一方の枢支点を有し、前記端点の真上にあって前記上下動ブロック上の点に他方の枢支点（以下第４結合点と呼ぶ）を有する該従連結ブロック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、直線的に変位することを特徴とするボンディングヘッド。
  3. ランディング前の前記公転中心から前記ボンディングツール先端までの距離の半分を１とし、前記公転中心を基準とした前記第４結合点の高さをｈとし、前記第４結合点から前記端点までの距離をｒとしたときに、ｒとｈの関係が、
    ｒ＝（２＋ｈ）＊（２＋ｈ）／（４＋ｈ）
    となるように、あるいは前記第４結合点の高さが前記公転中心付近のときには、
    ｒ＝１＋３＊ｈ／４
    となるように、前記第４結合点および前記端点を配置したことを特徴とする請求項２に記載のボンディングヘッド。
  4. 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、
    前記上下動ブロックの下方に配置され、かつボンディングツールを備えた振動子ブロックと、
    前記ボンディングツールの先端の真上にあって前記上下動ブロック上の点に一方の枢支点を有し、前記振動子ブロックの中心に他方の枢支点を有して枢支され、前記両枢支点間の距離が、前記振動子ブロックの枢支点と前記ボンディングツールの先端との間の距離に等しくされた連結ブロックと、
    前記振動子ブロックが前記上下動ブロックの枢支点を公転中心として傾動するように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枢支点を公転中心として傾動する際に、前記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枢支点を自転中心として逆方向に自転させるための従連結ブロックであって、前記振動子ブロックの前記自転中心に対して前記ボンディングツールと反対側の端にあって、前記自転中心からの水平距離が前記自転中心から前記ボンディングツール先端までの水平距離に等しい点（以下端点と呼ぶ）を一方が枢支し、他方が前記上下動ブロックにおいて水平に移動可能な該従連結ブロック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、直線的に変位することを特徴とするボンディングヘッド。
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