JP4141401B2 - ボンディング装置 - Google Patents

Description

本発明は、ボンディングヘッドを天井部より吊り下げた天吊り式ボンディング装置に関する。

天吊り式ボンディング装置は、ボンディングヘッドが天井部より吊り下げられているので、ボンディングエリアの広いワークもボンディング可能であるという特徴を有する。このようなボンディング装置として、例えば特許文献１及び２があげられる。この構成は、キャピラリを保持したボンディングアームと、このボンディングアームを支軸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前方アームと、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、後方側が前記ボンディングアームに連結軸で回転自在に支承された後方アームと、前記ボンディングアームを駆動させる駆動モータとを備えている。そして、ボンディングヘッドの上面は、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井部に固定されている。

特開２００１−１６８１３５号公報 特開２００３−２９７８７２号公報

ボンディングアームに駆動モータが取付けられており、ボンディングアーム等の可動部の重心はキャピラリの先端の水平面の上方にある。このため、ＸＹテーブルをＹ軸方向（ボンディングアームの軸心方向）に高速移動させた場合、可動部であるボンディングアームに慣性力が作用して該ボンディングアームも同時に動いてしまう現象が発生し、ボンディングヘッドを高速移動させる上でのネックになっていた。また駆動モータによってボンディングアームを駆動する時、駆動モータの反力でボンディングヘッド全体が振動し、安定したボンディングができないという問題があった。

本発明の課題は、ボンディングアームの慣性力及び駆動モータの反力を除去でき、高速で安定性の高いボンディングが実現できるボンディング装置を提供することにある。

上記課題を解決するための本発明の請求項１は、キャピラリを一端に保持したボンディングアームと、下端部が前記ボンディングアームに回転自在に支承され、上方部がボンディングヘッドに回転自在に支承された前方リンクと、下端部が前記ボンディングアームの後端部に回転自在に支承され、上方部がボンディングヘッドに回転自在に支承された後方リンクと、前記キャピラリを上下駆動させる駆動モータとを備え、前記キャピラリの仮想回転中心が前記前方リンクの上下の回転中心を結ぶ線の延長と、前記後方リンクの上下の回転中心を結ぶ線の延長との交点で、かつボンディング面になるように構成されたボンディング装置において、前記駆動モータの固定部を前記ボンディングヘッドに固定し、駆動モータの回転部を前記後方リンクの上方の回転中心を中心として回転可能に該後方リンクの上端部に固定し、前記駆動モータの回転部を設けた前記後方リンクの重心位置が、前記後方リンクの回転中心の上方であって、かつその回転中心を含む平面に関し、前記ボンディングアーム側に存在するように構成したことを特徴とする。

上記課題を解決するための本発明の請求項２は、上記請求項１において、前記駆動モータは、円弧状よりなることを特徴とする。

ボンディングヘッドをＹ軸方向に高速移動させると、駆動モータの回転部が取付けられた後方リンクは反動で逆方向に動く慣性力が発生する。しかし、後方リンクは、駆動モータの回転部に取付けられているので、可動部であるボンディングアーム及び前方リンクは、後方リンクの慣性力を打ち消す慣性力が発生する。この慣性力は仮想回転中心を中心として後方リンクの慣性力をキャンセルする。従って、ボンディングアームを高速移動させてもボンディングアームに振動が生じない。キャピラリを高速で下降させる場合も同様である。

本発明の天吊り式ボンディング装置の基本原理の一実施の形態を図１により説明する。ボンディングアーム１の端部にはキャピラリ２が固定されており、キャピラリ２には図示しないワイヤスプールに巻回されたワイヤ３が挿通されている。ボンディングアーム１には、前方リンク４の下端部が支軸５を介して回転自在に支承されており、前方リンク４の上端部は、支軸６を介してボンディングヘッド７に回転自在に支承されている。なお、図示しないがボンディングヘッド７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井部に固定されている。

ボンディングアーム１の後端部には、後方リンク１０の下端部が支軸１１を介して回転自在に支承されており、後方リンク１０の上方部は、支軸１２を介してボンディングヘッド７に回転自在に支承されている。ここで、支軸６の中心と支軸５の中心を結ぶ線１３の延長と、支軸１２の中心と支軸１１の中心を結ぶ線１４の延長の交点は、仮想回転中心１５となっている。この仮想回転中心１５は、ボンディング面１６に位置するようになっており、キャピラリ２がボンディング面１６に接触した時は、キャピラリ２の中心軸は垂直になるようになっている。なお、キャピラリ２が図１（ｂ）で２点鎖線で示す状態における支軸５、１１の位置は、キャピラリ２が実線で示すように上昇した状態においては、支軸５ａ、１１ａの位置にある。この場合、仮想回転中心１５は仮想回転中心１５ａの位置になる。

後方リンク１０の上端部には、円弧状の駆動モータ２０の磁石２１が固定されており、駆動モータ２０のコイル２２はボンディングヘッド７に固定されている。後記するように、磁石２１を設けた後方リンク１０が矢印Ａ方向に回転すると、キャピラリ２は下降するようになっている。そこで、磁石２１を設けた後方リンク１０の重心位置３０が支軸１２の上方でかつ該支軸１２を中心としてボンディングアーム１から離れた位置にあると、駆動モータ２０の電源を切った場合にキャピラリ２が下がり、キャピラリ２やデバイスを破損する危険がある。本実施の形態は、磁石２１を設けた後方リンク１０の重心位置３０は、支軸１２の上方でかつ該支軸１２を中心としてボンディングアーム１側になるような形状となっている。即ち、駆動モータ２０は、支軸１２の上方でかつ該支軸１２よりもボンディングアーム１側に配置され、駆動モータ２０の電源を切った場合にキャピラリ２が下がるのを防止している。

次に作用を図１（ｂ）により説明する。キャピラリ２が上昇した実線の状態で、ボンディングヘッド７が図示しないＸＹテーブルの駆動によってＹ軸方向（ボンディングアーム１の軸心方向）に、例えば矢印Ｙ方向に高速移動させると、駆動モータ２０の回転部である磁石２１が取付けられた後方リンク１０は反動で矢印Ａ方向に動く慣性力が発生する。しかし、後方リンク１０は、駆動モータ２０の回転部である磁石２１に取付けられているので、可動部であるボンディングアーム１及び前方リンク４は、後方リンク１０の矢印Ａ方向の慣性力を打ち消す慣性力が矢印Ｂ方向に発生する。この慣性力は仮想回転中心１５ａを中心として矢印Ｃ方向に発生し、前記した後方リンク１０の矢印Ａ方向の慣性力をキャンセルする。従って、ボンディングアーム１を高速移動させてもボンディングアーム１に振動が生じない。

キャピラリ２を実線で示す状態より高速で下降させるように駆動モータ２０に電流が供給されると、後方リンク１０は支軸１２を中心として２点鎖線で示すように矢印Ａ方向に回転する。この時の駆動モータ２０の反力でボンディングヘッド７全体を振動させようとする。しかし、後方リンク１０は駆動モータ２０の回転部に固定されているので、前記の場合と同様に、可動部であるボンディングアーム１及び前方リンク４は、後方リンク１０の矢印Ａ方向の慣性力を打ち消す慣性力が矢印Ｂ方向に発生する。この慣性力は仮想回転中心１５ａを中心として矢印Ｃ方向に発生し、前記した後方リンク１０の矢印Ａ方向の慣性力をキャンセルする。従って、ボンディングアーム１を高速移動させてもボンディングアーム１に振動が生じない。

キャピラリ２を下降させるために、前記したように後方リンク１０が支軸１２を中心として実線の状態より２点鎖線で示すように矢印Ａ方向に回転すると、前方リンク４は支軸６を中心として２点鎖線で示すように矢印Ｂ’方向に回転する。ボンディングアーム１は、仮想回転中心１５ａが仮想回転中心１５ａから仮想回転中心１５に移動しながらその仮想回転中心１５ａを中心として揺動してキャピラリ２は下降し、ワイヤ３がボンディング面１６にある図示しないワークに接地し、ボンディングされる。

このように、駆動モータ２０の固定部であるコイル２２をボンディングヘッド７に固定し、駆動モータ２０の回転部である磁石２１を後方リンク１０の上方の回転中心１２を中心として回転可能に該後方リンク１０の上端部に固定したので、前記したようにボンディングアーム１を高速移動させてもボンディングアーム１に振動が生じない。

図２乃至図４は、本発明の天吊り式ボンディング装置の具体的な一実施の形態を示す。本実施の形態は、前記実施の形態の支軸５、６、１１、１２に代えて十字板ばね３０、３１、３２、３３を用いたものである。またボンディングアーム１の後方の両側面にそれぞれリンク取付部１ａ、１ａを設け、更に十字板ばね３１を取付ける取付部材３４と十字板ばね３３を取付ける取付部材３５を設け、これら取付部材３４、３５をボンディングヘッド７に固定している。その他は前記実施の形態とほぼ同じ構造となっている。

ボンディングアーム１の端部にはキャピラリ２が固定されており、キャピラリ２には図示しないワイヤスプールに巻回されたワイヤ３が挿通されている。ボンディングアーム１の後方の両側面にはそれぞれリンク取付部１ａ、１ａが設けられており、リンク取付部１ａの前方側には十字板ばね３０を介して前方リンク４の下面の両側が固定されている。前方リンク４の上面の両側は、十字板ばね３１を介して取付部材３４に固定されており、取付部材３４はボンディングヘッド７に固定されている。なお、図示しないがボンディングヘッド７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井部に固定されている。

リンク取付部１ａの後端部には、十字板ばね３２を介して後方リンク１０の下面の両側が固定されており、後方リンク１０の上面の両側は、十字板ばね３３を介して取付部材３５に固定されている。取付部材３５はボンディングヘッド７に固定されている。ここで、十字板ばね３１の支点４１と十字板ばね３０の支点４０を結ぶ線１３の延長と、十字板ばね３３の支点４３と十字板ばね３２の支点４２を結ぶ線１４の延長の交点は、仮想回転中心１５となっている。この仮想回転中心１５は、ボンディング面１６に位置するようになっており、キャピラリ２がボンディング面１６に接触した時は、キャピラリ２の中心軸は垂直になるようになっている。

このように、本実施の形態は、前記実施の形態の支軸５、６、１１、１２を十字板ばね３０、３１、３２、３３に代えたものであるので、作用及び効果は説明するまでもなく、前記実施の形態と同様であることは言うまでもない。

本発明のボンディング装置の一実施の形態の原理構成を示す側面図である。 本発明のボンディング装置の一実施の形態の具体的な構成を示す側面図である。 図２の前方側から見た斜視図である。 図２の後方側から見た斜視図である。

符号の説明

１ ボンディングアーム
２ キャピラリ
３ ワイヤ
４ 前方リンク
５、５ａ、６ 支軸
７ ボンディングヘッド
１０ 後方リンク
１１、１１ａ、１２ 支軸
２０ 駆動モータ
３０、３１、３２、３３ 十字板ばね
３４、３５ 取付部材

Claims (3)

1. キャピラリを一端に保持したボンディングアームと、下端部が前記ボンディングアームに回転自在に支承され、上方部がボンディングヘッドに回転自在に支承された前方リンクと、下端部が前記ボンディングアームの後端部に回転自在に支承され、上方部がボンディングヘッドに回転自在に支承された後方リンクと、前記キャピラリを上下駆動させる駆動モータとを備え、前記キャピラリの仮想回転中心が前記前方リンクの上下の回転中心を結ぶ線の延長と、前記後方リンクの上下の回転中心を結ぶ線の延長との交点で、かつボンディング面になるように構成されたボンディング装置において、前記駆動モータの固定部を前記ボンディングヘッドに固定し、駆動モータの回転部を前記後方リンクの上方の回転中心を中心として回転可能に該後方リンクの上端部に固定し、前記駆動モータの回転部を設けた前記後方リンクの重心位置が、前記後方リンクの回転中心の上方であって、かつその回転中心を含む平面に関し、前記ボンディングアーム側に存在するように構成したことを特徴とするボンディング装置。
2. 前記駆動モータは、円弧状よりなることを特徴とする請求項１記載のボンディング装置。
3. 前記駆動モータは、コイルが前記ボンディングヘッドに固定され、磁石が前記後方リンクに固定されていることを特徴とする請求項１又は２記載のボンディング装置。

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