JP3742359B2 - ボンディング装置 - Google Patents

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Description

【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２８１４１５４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１３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１１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１３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３０ａ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. 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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