JP4213712B2 - ホーンユニット及びそれを用いたボンディング装置 - Google Patents
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Description
(ボンディング装置)
(1)まず、上下動ブロック10に一体的に取り付けられているロック用ソレノイド16を駆動してボンディングヘッド12の上下動を規制した状態で、Yテーブル4でZ軸サーボモータ6及びボンディングユニット8を一体的に移動させて、基板ステージ26上の基板24に対する電子部品22の水平方向の位置合わせをおこなう。
(2)次に、Z軸サーボモータ6を駆動してボンディングユニット8を下降させて、ボンディングヘッド12が保持する電子部品22を接触検出開始位置まで下降させる。そして、電子部品22が基板24に接触したときの荷重が設定値となるように、ボイスコイルモータ14へ供給する電流を設定し、ロック用ソレノイド16を開放する。
より詳細には、ボンディングヘッド12が保持する電子部品22に作用する荷重が、基板24との接触時において設定値(例えば、10〜100g程度)となるように、ボイスコイルモータ14へ供給する電流値(すなわち、ボイスコイルモータ14の発生トルク)を設定する。つまり、
「設定値」=「ボンディングヘッド重量」+「ボイスコイルモータトルク」
なお、ボンディングヘッド12が設定値以上の場合には、ボイスコイルモータ14は、図1において上方に向かうトルク(引き上げ方向のトルク)を発生させることになる。つまり、例えば、以下のように設定されることになる。
「設定値(すなわち、電子部品と基板との接触時に許容される荷重)」=50g
「ボンディングヘッド重量」=1000g
とすると、
「ボイスコイルモータトルク」=−950g(図1において上方へ作用する引き上げ方向トルク)
に設定されることになる。すなわち、ボイスコイルモータ(加圧手段)14によって、後述するホーン50の圧着方向(Z方向)への加圧制御がおこなわれる。
(3)さらにZ軸サーボモータ6を駆動して、ボンディングヘッド12によって保持される電子部品22が基板24に接触するまで上下動ブロック10を下降させる。そして、電子部品22が基板24の被圧着面24aに接触すると、上下動ブロック10の下降動作に連動していたボンディングヘッド12はその位置で停止して、上下動ブロック10のみが下降を続ける。それにより、ボンディングヘッド12が、それまで連動していた上下動ブロック10から離れてフローティングすることとなり、リニアスケール18がその変化(すなわち、電子部品と基板との接触開始)を検出する。
このように、リニアスケール18を用いてボンディングヘッド12が保持する電子部品22と基板ステージ26上の基板24との接触の開始を検出することで、モータの駆動電流の検出値やロードセルの検出値に基づいて電子部品22と基板24との接触開始を検出する場合に比べて、高い検出安定性を保持しつつ接触開始を高精度に検出することができる。
(4)電子部品22と基板24とが接触した後に上下動ブロック10を下降させると、上下動ブロック10のみが下降動作を継続するが、上下動ブロック10の下降動作を、所定押し込み量(例えば、300μm程度)分だけ継続する。
(5)振動子42を駆動させることにより電子部品22を振動させて、電子部品22を基板24に超音波圧接する。なお、超音波圧接をおこなっている間、リニアスケール18の出力値をモニタしつつ、ボイスコイルモータ14の駆動力を調整することで、電子部品22と基板24との間の接触圧を所定の目標値に制御することなどができる。
(6)超音波圧接が完了した後は、Z軸サーボモータ6を駆動して、ボンディングヘッド12を接触検出開始位置まで上昇させる。
(7)ロック用ソレノイドを駆動して、ボンディングヘッド12の遊動を規制する。
(8)さらにZ軸サーボモータ6を駆動して、上下動ブロック10を所定の待機位置まで上昇させて、実装処理を終了する。
(ボンディングヘッド)
(ホーン)
L=λ
となっているが、適宜
L=λ+mλ/2(m:自然数)
の一般式で与えられるLに変更してもよい。
(ホーンホルダ)
(振動子)
(ノズル)
(調整ネジ)
(ホーンの振動モード)
(1)ホーン50に励起される振動の定在波の腹に相当する位置P3において、第1の領域A1の面積S1が最大となり、且つ、第2の領域A2の面積S2が最小となる。
(2)ホーン50に励起される振動の定在波の腹に相当する位置P3から節に相当する位置P2、P4に向かうに従って、第1の領域A1の面積S1が減少し、第2の領域A2の面積S2が増加する。
Claims (4)
- 振動子によって振動が主として長手方向に付与され、これにより所定の波長を有する定常波が前記長手方向において発生される、電子部品の超音波圧接に利用するためのホーンであって、本体部から前記長手方向に直交する第1の方向に向けて突出すると共に前記長手方向に沿って延在する肉薄の突出部と、前記第1の方向に沿って延びるように前記突出部に形成されたノズル収容穴と、前記第1の方向から見て、短手方向が前記突出部の厚み方向に沿い且つ前記ノズル収容穴と交差していると共に、前記第1の方向に沿って延びるように前記突出部に形成されたスリットと、前記突出部の厚み方向に沿って延び、前記スリットと連通すると共に前記ノズル収容穴と交差しないように前記突出部に形成された締結孔とを有するホーンと、
前記ホーンの前記ノズル収容穴に収容される圧着ノズルと、
前記ノズル収容穴に収容された前記圧着ノズルを、前記ホーンに、前記締結孔を介して締め付け固定する固定手段と
を備える、ホーンユニット。 - 前記ホーンは、断面形状変化部と、前記長手方向における前記断面形状変化部の両端に配置された一対の断面形状不変部とを有し、
前記断面形状不変部は、前記長手方向に垂直な面での断面形状が前記長手方向において変化がなく、且つ、前記長手方向に垂直な面での断面積が前記長手方向において同一であり、
前記断面形状変化部は、前記長手方向に垂直な断面が、前記第1の方向に沿って延びる第1の領域と、前記長手方向に直交すると共に前記第1の方向に直交する第2の方向から前記第1の領域を挟む一対の第2の領域とを有し、
前記一対の第2の領域は、前記長手方向に垂直な断面が、前記第1の領域に関して対称であり、
前定在波の腹に相当する位置において、前記第1の領域の面積が最大となり、且つ、前記第2の領域の面積が最小となり、
前記第1の領域及び前記第2の領域が、前記第2の方向において変化せず且つ前記第1の方向において変化することで、前記定在波の腹に相当する位置から節に相当する位置に向かうに従って、前記第1の領域の面積が減少し、前記第2の領域の面積が増加する部分を、前記ホーンが含む、請求項1に記載のホーンユニット。 - 電子部品を被接合面に圧着してボンディングするためのボンディング装置であって、
振動子と、
前記振動子によって振動が主として長手方向に付与され、これにより所定の波長を有する定常波が前記長手方向において発生され、本体部から前記長手方向に直交する第1の方向に向けて突出すると共に前記長手方向に沿って延在する肉薄の突出部と、前記第1の方向に沿って延びるように前記突出部に形成されたノズル収容穴と、前記第1の方向から見て、短手方向が前記突出部の厚み方向に沿い且つ前記ノズル収容穴と交差していると共に、前記第1の方向に沿って延びるように前記突出部に形成されたスリットと、前記突出部の厚み方向に沿って延び、前記スリットと連通すると共に前記ノズル収容穴と交差しないように前記突出部に形成された締結孔とを含む、電子部品の超音波圧接に利用するためのホーンと、
前記ホーンの前記ノズル収容穴に収容される圧着ノズルと、
前記ノズル収容穴に収容された前記圧着ノズルを、前記ホーンに、前記締結孔を介して締め付け固定する固定手段とを有するホーンユニットと、
前記ホーンユニットの前記圧着ノズルの圧着方向への加圧制御をおこなう加圧手段と
を備える、ボンディング装置。 - 前記ホーンは、断面形状変化部と、前記長手方向における前記断面形状変化部の両端に配置された一対の断面形状不変部とを有し、
前記断面形状不変部は、前記長手方向に垂直な面での断面形状が前記長手方向において変化がなく、且つ、前記長手方向に垂直な面での断面積が前記長手方向において同一であり、
前記断面形状変化部は、前記長手方向に垂直な断面が、前記第1の方向に沿って延びる第1の領域と、前記長手方向に直交すると共に前記第1の方向に直交する第2の方向から前記第1の領域を挟む一対の第2の領域とを有し、
前記一対の第2の領域は、前記長手方向に垂直な断面が、前記第1の領域に関して対称であり、
前記定在波の腹に相当する位置において、前記第1の領域の面積が最大となり、且つ、前記第2の領域の面積が最小となり、
前記第1の領域及び前記第2の領域が、前記第2の方向において変化せず且つ前記第1の方向において変化することで、前記定在波の腹に相当する位置から節に相当する位置に向かうに従って、前記第1の領域の面積が減少し、前記第2の領域の面積が増加する部分を、前記ホーンが含む、請求項3に記載のボンディング装置。
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JP2005378099A JP4213712B2 (ja) | 2005-12-28 | 2005-12-28 | ホーンユニット及びそれを用いたボンディング装置 |
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2005
- 2005-12-28 JP JP2005378099A patent/JP4213712B2/ja active Active
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