JP3935235B2

JP3935235B2 - Ｘｙ移動用アクチュエータおよび半導体接続装置

Info

Publication number: JP3935235B2
Application number: JP03475497A
Authority: JP
Inventors: 正人永田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-02-19
Filing date: 1997-02-19
Publication date: 2007-06-20
Anticipated expiration: 2017-02-19
Also published as: JPH10234174A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボンディング装置等のボンディングヘッドのＸ軸方向およびＹ軸方向に移動制御するのに好適するＸＹ移動用アクチュエータおよび半導体接続装置に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
図１１には、従来のボンディング装置を示している。ボンディングヘッド１は、ＸＹテーブル装置２によりＸ方向およびＹ方向へ移動されるようになっている。ボンディングヘッド１のアーム部３は揺動モータ４により図示矢印Ｃのように上下に往復回動するようになっている。このアーム部３の動作によりボンディングワイヤ５が半導体ペレット６のボンディングパッド６ａとリードフレーム７のリード端子７ａとを接続するようになっている。
【０００３】
上記ＸＹテーブル装置２は、ＡＣサーボモータあるいはＤＣサーボモータからなるモータ８ａを備えた下テーブル８と、同モータ９ａを備えた上テーブル９とを有して構成されており、下テーブル８は図示しないボールねじがモータ８ａにより回転されることによりＸ方向に移動するもので、また、上テーブル９は図示しないボールねじがモータ９ａにより回転されることによりＹ方向に移動するようになっている。
【０００４】
しかしながら、上記従来のＸＹテーブル装置では、大形で、しかも重量が重く、このため、ＸＹテーブル用のモータ８ａ，９ａの負荷が大きくなり、高速化および位置決め精度を向上させることが難しい。
【０００５】
本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、小形・軽量で、高速・高精度化を図ることができるＸＹ移動用アクチュエータおよび半導体接続装置を提供するにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明のＸＹ移動用アクチュエータにおいては、平板状の固定子ヨークとこの固定子ヨークに巻回された第１のコイルと前記固定子ヨークに前記第１のコイルとほぼ直交する向きに巻回された第２のコイルとからなる固定子と、
この固定子と対向するように配置され、平板状のヨークと単極に着磁された平板状のマグネットとからなる移動子と、
前記移動子を移動自在に支承する支持手段とを備え、
前記第１のコイルと第２のコイルとの通電制御により移動子を移動させるようにした構成としている。
【０００７】
この構成においては、固定子の第１のコイルに一方向に通電すると、所定方向の磁界が発生して移動子のマグネットとの間に電磁力が発生し、移動子がＸ方向（これは往方向および復方向があるが）のうち例えば往方向（これをＸ（＋）方向と称する）に移動する。逆方向に通電すると移動子がＸ方向のうちの復方向（これをＸ（−）方向と称する）に移動する。同様に、固定子の第２のコイルに一方向に通電すると、移動子がＹ方向（これは往方向および復方向があるが）のうち例えば往方向（これをＹ（＋）方向と称する）に移動する。逆方向に通電すると、移動子はＹ方向のうちの復方向（これをＹ（−）方向と称する）に移動する。従って、第１のコイルに対する通電制御と第２のコイルに対する通電制御により、移動子をＸＹ方向へ移動できるようになる。
この構成の場合には、Ｘ方向およびＹ方向について別々のサーボモータを必要としないと共に、別々のテーブルも必要とせず、小形化および軽量化を図ることができると共に、高速・高精度化も図ることができるようになる。
【００１０】
請求項２の発明の移動用アクチュエータにおいては、支持手段が、空気流により移動子を移動可能に支承する構成であるところに特徴を有する。
この構成においては、ほとんど摩擦抵抗なく移動子を移動できて、高速化に寄与できると共に、長寿命化に寄与できる。
請求項３の発明のＸＹ移動用アクチュエータは、支持手段が、複数個のボールを転動可能に備え、このボールにより移動子を移動可能に支承する構成であるところに特徴を有する。
この構成においては、比較的重量のある負荷を支持できるようになり、また摩擦抵抗も少ない。
【００１１】
請求項４の発明のＸＹ移動用アクチュエータは、支持手段が、固定子と移動子との間に設けた磁性流体から構成されているところに特徴を有する。
この構成においては、ほとんど摩擦抵抗なく移動子を移動できて、高速化に寄与できると共に、長寿命化に寄与でき、さらには構成も比較的簡単である。
【００１２】
請求項５の発明の半導体接続装置は、請求項１ないし５のいずれかに記載のＸＹ移動用アクチュエータを用いてなる。
このものにおいては、小形化および軽量化を図ることができると共に、半導体接続についての高速・高精度化も図ることができるようになる。
【００１３】
請求項６の発明の半導体接続装置は、モータを駆動源とするＸＹテーブル装置に上記いずれかのＸＹ移動用アクチュエータを配設し、ＸＹテーブル装置により比較的粗めの移動動作を行ない、ＸＹ移動用アクチュエータにて微細な移動動作を行なうようにしたところに特徴を有する。
この構成においては、ＸＹテーブル装置により比較的粗めの位置決めをし、ＸＹ移動用アクチュエータにて微細な位置決めをすることになるから、微細な移動動作のみにより位置決めをする場合に比して、位置決めに要する時間の短縮を図ることが可能で、しかも、ＸＹテーブル装置については、それほど高い精度を必要としないから、コスト高を抑えることが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施例につき図１および図２を参照しながら説明する。図１には、半導体接続装置を示している。フレーム１１には、ＸＹ移動用アクチュエータ１２が設けられており、このアクチュエータ１２の上にはボンディングヘッド部１３が設けられている。
ＸＹ移動用アクチュエータ１２は、次のように構成されている。すなわち、このアクチュエータ１２において、固定子１４と移動子１５とを有している。固定子１４において、ほぼ正方形の平板状の固定子ヨーク１６には、第１のコイル１７が巻回されており、さらにこの第１のコイル１７と巻方向が直交するように第２のコイル１８が巻回されている。そして、これらは樹脂モールドされた外体１９により覆われている。この外体１９の上面は平坦面となるように形成されている。
【００１５】
一方、移動子１５において、ほぼ正方形をなす移動子ヨーク２０の下面部には凹部２０ａが形成され、この凹部２０ａにはマグネット２１が嵌入配設されており、このマグネット２１は単極着磁されている。この移動子１５の下面も平坦面に形成されている。
そして、支持手段としてエア噴出ノズル部２２が設けられており、これは、フレーム１１および固定子１４に、下から上にエアを噴き出し得るように多数形成されており、その圧縮空気流により移動子１５およびボンディングヘッド部１３が支持されるようになっている。
【００１６】
ボンディングヘッド部１３は、ボンディングヘッドフレーム２３に揺動アーム２４と揺動アクチュエータ２５とを配設して構成されており、上記ボンディングヘッドフレーム２３が移動子１５に取り付けられている。前記揺動アクチュエータ２５がその可動子２５ａを上下に移動制御することにより揺動アーム２４先端が上下に往復回動するようになっており、この動作によりワイヤボンディングがなされるようになっている。
【００１７】
上記構成において、固定子１４の第１のコイル１７に図２矢印Ａ方向に通電すると、固定子１４に矢印Ａ´方向の磁界が発生して、移動子１５のマグネット２１との間で電磁力が発生し、移動子１５がＸ（＋）方向に移動する。また、矢印Ａと逆方向に通電すると移動子１５がＸ（−）方向に移動する。同様に、固定子１４の第２のコイル１８に矢印Ｂ方向に通電すると、固定子１４に矢印Ｂ´方向に磁界が発生して、移動子１５のマグネット２１との間で電磁力が発生し、移動子１５がＹ（＋）方向に移動する。矢印Ｂと逆方向に通電すると、移動子１５はＹ（−）方向に移動する。従って、第１のコイル１７に対する通電制御と第２のコイル１８に対する通電制御により、移動子１５をＸＹ方向へ自在に移動できる。
【００１８】
上述した本実施例のＸＹ移動用アクチュエータ１２によれば、Ｘ方向およびＹ方向について別々のサーボモータを必要としないと共に、別々のテーブルも必要とせず、小形化および軽量化を図ることができると共に、高速・高精度化も図ることができる。
【００１９】
そして、このようなＸＹ移動用アクチュエータ１２を用いた半導体接続装置においては、全体の小形化および軽量化を図ることができると共に、半導体接続についての高速・高精度化も図ることができる。
特に本実施例によれば、支持手段としてエア噴出ノズル部２２を設け、空気流により移動子１５を移動可能に支承する構成としたから、ほとんど摩擦抵抗なく移動子１５を移動できて、さらなる高速化に寄与できると共に、長寿命化に寄与できる。
【００２０】
次に、図３および図４には本発明の第２の実施例を示しており、この実施例においては、支持手段が異なる。支持手段としての支持機構３１は、支持板３２に保持孔３２ａを形成し、この保持孔３２ａにボール３３を転動自在に配設した構成で、この支持機構３１は固定子１４上に取り付けられており、この支持機構３１上に移動子１５が設けられている。この実施例によれば、比較的重量のある負荷を支持できるようになり、また摩擦抵抗も少ない。
【００２１】
図５は、本発明の第３の実施例を示しており、この実施例においては、移動子４１の構成が、第２の実施例と異なる。すなわち、移動子４１は移動子ヨーク４２の下面にマグネット４３を取着し、さらにこのマグネット４３の下面に補助ヨーク４４を取着して構成されている。この補助ヨーク４４がボール３３と接触する。この第３の実施例によれば、マグネット４３の摩耗を防止できて使用寿命が長くなる。
【００２２】
次に、図６および図７は、本発明の第４の実施例を示しており、この実施例においては、支持手段たる支持機構５１の構成が異なる。すなわち、中抜きの矩形状の支持板５２に多数のボール５３を転動自在に設け、この支持板５２の中抜き部には、合成樹脂製の取付部５４を例えばインサート成形もしくは接着にて取着している。この取付部５４の下面には、位置決めおよび固定用突起５４ａを形成している。
【００２３】
一方、固定子１４の外体１９の上面には、多数の取付孔５５ａを形成した固定板５５が取着されており、この取付孔５５ａに前記取付部５４の固定用突起５４ａを嵌合接着し、もって支持板５２を固定板５５ひいては固定子１４に取り付けている。なお、固定子１４の外体１９の周縁部には落ち止めのための突起１９ａが形成されている。
この実施例によれば、支持機構５１が小さくユニット化されているから、移動子１５の移動範囲が異なる場合に、その設置個数および設置箇所を変更することによりこれに対処でき、しかも固定用突起５４ａを備えたことにより、位置決めも容易となる。
【００２４】
図８は本発明の第５の実施例を示しており、この実施例においては、支持手段が第１の実施例と異なる。支持手段として磁性流体６１を用いている。この場合移動子１５の移動子ヨーク２０下部周縁部２０ａをマグネット２１下面よりさらに立ち下げることにより収容部６２を形成し、この収容部６２に磁性流体６１を収容している。
この実施例においては、磁性流体６１にて移動子１５を移動可能に支承するから、ほとんど摩擦抵抗なく移動子１５を移動できて、高速化に寄与できると共に、長寿命化に寄与でき、さらには構成も比較的簡単である。
【００２５】
図９は参考例を示しており、この参考例においては、固定子にマグネットを備え、移動子にコイルを備えた点が第２の実施例と異なる。すなわち、固定子７１を固定子ヨーク７２とマグネット７３とから構成し、移動子７４を、固定子ヨーク７５と、第１のコイル７６と、第２のコイル７７と、樹脂モールドされた外体７８とから構成している。この実施例においても第２の実施例と同様の効果を得ることができる。
【００２６】
図１０は本発明の第６の実施例を示しており、この実施例においては、ＸＹテーブル装置８１に、ＸＹ移動用アクチュエータ１２およびボンディングヘッド部１３を設けた構成としている。ＸＹテーブル装置８１は、ＡＣサーボモータあるいはＤＣサーボモータからなるモータ８２ａを備えた下テーブル８２と、同モータ８３ａを備えた上テーブル８３とを有して構成されており、下テーブル８２は図示しないボールねじがモータ８２ａにより回転されることによりＸ方向に移動するもので、また、上テーブル８３は図示しないボールねじがモータ８３ａにより回転されることによりＹ方向に移動するようになっている。
そして、このものでは、ＸＹテーブル装置８１により比較的粗めの移動動作を行ない、ＸＹ移動用アクチュエータ１２にて微細な移動動作を行なうようにしている。
【００２７】
この構成においては、ＸＹテーブル装置８１により比較的粗めの位置決めをし、ＸＹ移動用アクチュエータ１２にて微細な位置決めをすることになるから、微細な移動動作のみにより位置決めをする場合に比して、位置決めに要する時間の短縮を図ることが可能で、しかも、ＸＹテーブル装置８１については、ほれほど高い精度を必要としないから、コスト高を抑えることが可能となる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明は以上の説明から明らかなように、次の効果を得ることができる。
請求項１の発明のＸＹ移動用アクチュエータによれば、固定子に第１のコイルおよびこれとほぼ直交する方向に巻回された第２のコイルを設け、移動子に単極着磁のマグネットを設け、第１および第２のコイルに対する通電制御により、移動子をＸＹ方向へ移動できるから、Ｘ方向およびＹ方向について別々のサーボモータを必要としないと共に、別々のテーブルも必要とせず、小形化および軽量化を図ることができると共に、高速・高精度化も図ることができる。
【００３０】
請求項２の発明の移動用アクチュエータによれば、支持手段を、空気流により移動子を移動可能に支承する構成としたから、ほとんど摩擦抵抗なく移動子を移動できて、高速化に寄与できると共に、長寿命化に寄与できる。
請求項３の発明のＸＹ移動用アクチュエータによれば、支持手段を、複数個のボールを転動可能に備え、このボールにより移動子を移動可能に支承する構成としたから、比較的重量のある負荷を支持でき、また摩擦抵抗も少ない。
請求項４の発明のＸＹ移動用アクチュエータによれば、支持手段を、固定子と移動子との間に設けた磁性流体から構成したから、ほとんど摩擦抵抗なく移動子を移動できて、高速化に寄与できると共に、長寿命化に寄与でき、さらには構成も比較的簡単となる。
【００３１】
請求項５の発明の半導体接続装置によれば、小形化および軽量化を図ることができると共に、半導体接続についての高速・高精度化も図ることができる。
請求項６の発明の半導体接続装置によれば、モータを駆動源とするＸＹテーブル装置にＸＹ移動用アクチュエータを配設し、ＸＹテーブル装置により比較的粗めの移動動作を行ない、ＸＹ移動用アクチュエータにて微細な移動動作を行なうようにしたから、位置決めに要する時間の短縮を図ることが可能で、しかも、ＸＹテーブル装置については、それほど高い精度を必要としないから、コスト高を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す半導体接続装置の縦断側面図
【図２】固定子の平面図
【図３】本発明の第２の実施例を示すＸＹ移動用アクチュエータの縦断側面図
【図４】支持機構の一部を示す図
【図５】本発明の第３の実施例を示すＸＹ移動用アクチュエータの縦断側面図
【図６】本発明の第４の実施例を示すＸＹ移動用アクチュエータの縦断側面図
【図７】支持板を下方から見た斜視図
【図８】本発明の第５の実施例を示すＸＹ移動用アクチュエータの縦断側面図
【図９】参考例を示すＸＹ移動用アクチュエータの縦断側面図
【図１０】本発明の第６の実施例を示す半導体接続装置の縦断側面図
【図１１】従来例を示す半導体接続装置の斜視図
【符号の説明】
１２はＸＹ移動用アクチュエータ、１３はボンディングヘッド部、１４は固定子、１５は移動子、１６は固定子ヨーク、１７は第１のコイル、１８は第２のコイル、１９は外体、２０は移動子ヨーク、２１はマグネット、２２はエア噴出ノズル部（支持手段）、２４は揺動アーム、３１は支持機構、３２は支持板、３３はボール、４１は移動子、４４は補助ヨーク、５１は支持機構（支持手段）、５４は取付部、５４ａは固定用突起、５５は固定板、６１は磁性流体（支持手段）、７１は固定子、７３はマグネット、７４は移動子、７６は第１のコイル、７７は第２のコイル、８１はＸＹテーブル装置を示す。

Claims

平板状の固定子ヨークとこの固定子ヨークに巻回された第１のコイルと前記固定子ヨークに前記第１のコイルとほぼ直交する向きに巻回された第２のコイルとからなる固定子と、
この固定子と対向するように配置され、平板状のヨークと単極に着磁された平板状のマグネットとからなる移動子と、
前記移動子を移動自在に支承する支持手段とを備え、
前記第１のコイルと第２のコイルとの通電制御により移動子を移動させるようにしてなるＸＹ移動用アクチュエータ。
支持手段は、空気流により移動子を移動可能に支承する構成であることを特徴とする請求項１記載のＸＹ移動用アクチュエータ。
支持手段は、複数個のボールを転動可能に備え、このボールにより移動子を移動可能に支承する構成であることを特徴とする請求項１記載のＸＹ移動用アクチュエータ。
支持手段は、固定子と移動子との間に設けた磁性流体から構成されていることを特徴とする請求項１記載のＸＹ移動用アクチュエータ。
請求項１ないし４のいずれかに記載のＸＹ移動用アクチュエータを用いてなる半導体接続装置。
モータを駆動源とするＸＹテーブル装置に請求項１ないし５のいずれかに記載のＸＹ移動用アクチュエータを配設し、ＸＹテーブル装置により比較的粗めの移動動作を行ない、ＸＹ移動用アクチュエータにて微細な移動動作を行なうようにしたことを特徴とする請求項５記載の半導体接続装置。