JP4657942B2 - ボンディング装置 - Google Patents

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本発明は、ボンディングエリアの広いワークもボンディング可能なボンディング装置に関する。
従来、ボンディングエリアの広いワークもボンディング可能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、前記キャピラリを上下駆動させる駆動モータと、ボンディングヘッドに一端部が回転自在に取付けられ、他端部が前記ホーンホルダに回転自在に取付けられて該ホーンホルダを支持する前方リンクと後方リンクとよりなるリンク機構部とを備え、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（特許第３６８３８０１号）公報 特開２００３−２９７８７２号公報
上記従来技術は、次のような問題があった。
第１に、ホーンホルダを支持するリンク機構部の上方に装置固定部（フレーム）が存在するので、超音波ホーン、クランパ等の調整作業が非常に困難である。
第２に、ホーンホルダを駆動するモータの吸引力は、板ばね等のリンク機構部を座屈させる方向に働くので、この対策として、板ばねの強度アップのために複雑な構造が必要となり、性能が低下する。
第３に、ホーンホルダがリンク機構部の下方に位置するので、ホーンホルダは試料を加熱するヒートブロックの熱の影響を大きく受けることとなり、熱膨張による経時変化が発生し、高精度の実現の障害となる。
本発明の第１の課題は、作業性の向上及び高性能が図れるボンディング装置を提供することにある。
本発明の第２の課題は、ヒートブロックによる熱の影響の低減が図れ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、前記キャピラリを上下駆動させる駆動モータと、ボンディングヘッドに一端部が回転自在に取付けられ、他端部が前記ホーンホルダに回転自在に取付けられて該ホーンホルダを支持する前方リンクと後方リンクとよりなるリンク機構部とを備え、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、
前記駆動モータは磁石とコイルとよりなり、前記磁石と前記コイルの対向面はそれぞれ前記仮想回転中心を中心とした円弧状に形成され、前記磁石又は前記コイルの一方が前記ホーンホルダに固定され、他方が前記ボンディングヘッドに固定され、前記ボンディングヘッドは、前記ホーンホルダの下方に前記リンク機構部を取付けるリンク機構取付け部を有し、前記リンク機構部の前方リンク及び後方リンクは、上方部が前記ホーンホルダに回転自在に支承され、下方部が前記リンク機構取付け部に回転自在に支承されていることを特徴とする。
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、前記ボンディングヘッドの前記超音波ホーン、前記前方リンク及び前記後方リンクの下方部分に断熱カバーが配設されていることを特徴とする。
請求項１においては、ホーンホルダを支持するリンク機構部である前方及び後方リンクは、ホーンホルダの下方に配設され、ホーンホルダの上方部がフリーになるので、超音波ホーン及びクランパ等の調整作業が容易となる。また駆動モータの吸引力は前方及び後方リンクの座屈方向ではなく引っ張り方向に働くため、高性能（高推力定数）なコア付きモータの利用を単純な構造で実現できる。
また前方及び後方リンクを支持するリンク機構取付け部は前方及び後方リンクの下方に設けられているので、請求項２のように、超音波ホーン、前方リンク及び後方リンクの下方のボンディングヘッド部分に断熱カバーを設けることができ、前方リンク及び後方リンク上方のホーンホルダ部分及び駆動モータ更に超音波ホーンに対するヒートブロックによる熱の影響を低減できる。
本発明のボンディング装置の一実施の形態を図１により説明する。超音波ホーン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。超音波ホーン１は、ホーンホルダ４に保持されており、ホーンホルダ４の上部には、ワイヤ３をクランプするクランパ５を有するクランパアーム６が固定されている。以上は、従来構造とほぼ同じ構造よりなっている。
ボンディングヘッド１０は、図示しないが上面が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に固定されている。ボンディングヘッド１０には、ホーンホルダ４の後端部が配設される空間部１１が形成されており、ホーンホルダ４の後端部の下方にはリンク機構取付け部１２が設けられている。
ホーンホルダ４は、前方板ばね２０及び後方板ばね２１を介してボンディングヘッド１０のリンク機構取付け部１２に支持されている。即ち、前方板ばね２０及び後方板ばね２１の上方部はホーンホルダ４に固定され、前方板ばね２０及び後方板ばね２１の下方部はリンク機構取付け部１２に固定されている。そこで、前方及び後方板ばね２０、２１とホーンホルダ４の固定点２２、２３が上方支軸となり、前方及び後方板ばね２０、２１とリンク機構取付け部１２の固定点２４、２５が下方支軸となっている。ここで、前方板ばね２０の上方支軸２２と下方支軸２４を結ぶ線の延長と、後方板ばね２１の上方支軸２３と下方支軸２５を結ぶ線の延長の交点は、仮想回転中心２６となっている。この仮想回転中心２６は、ボンディング面２７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２７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。
ホーンホルダ４の上端部には、仮想回転中心２６をほぼ中心とした円弧状の駆動モータ３０の磁石３１が固定されており、駆動モータ３０のコイル３２はボンディングヘッド１０に固定されている。磁石３１とコイル３２の対向面は、それぞれほぼ仮想回転中心２６を中心とした円弧状に形成されている。
次に作用について説明する。キャピラリ２を図２に示す状態より下降させるように駆動モータ３０に電流が供給されると、前方及び後方板ばね２０、２１が下方支軸２４、２５を中心として矢印Ｂ方向に回転する。これにより、ホーンホルダ４は仮想回転中心２６を中心として矢印Ｂ方向に揺動してキャピラリ２は下降する。そして、図１に示すようにキャピラリ２に挿通されたワイヤ３がボンディング面２７にある図示しないワークに接地し、ボンディングされる。
本実施の形態においては、ホーンホルダ４を支持するリンク機構部である前方及び後方板ばね２０、２１は、ホーンホルダ４の下方に配設され、ホーンホルダ４の上方部がフリーになるので、超音波ホーン１及びクランパ５等の調整作業が容易となる。また駆動モータ３０の吸引力は前方及び後方板ばね２０、２１の座屈方向ではなく引っ張り方向に働くため、高性能（高推力定数）なコア付きモータの利用を単純な構造で実現できる。
前方及び後方板ばね２０、２１を支持するリンク機構取付け部１２は前方及び後方板ばね２０、２１の下方に設けられているので、前方及び後方板ばね２０、２１の下方のボンディングヘッド１０、１２部分に断熱カバー４０を設けることができる。これにより、前方及び後方板ばね２０、２１上方のホーンホルダ４部分及び駆動モータ３０更に超音波ホーン１に対するヒートブロックによる熱の影響を低減できる。
なお、上記実施の形態においては、リンク機構部として、前方及び後方板ばね２０、２１を用いた場合について説明したが、前方及び後方板ばね２０、２１に代え、剛体よりなる前方リンク及び後方リンクのそれぞれの上方部及び下方部をそれぞれ支軸を介してホーンホルダ４及びリンク機構取付け部１２に回転自在に支承させてもよい。また上記実施の形態においては、駆動モータ３０は、磁石３１をホーンホルダ４に固定し、コイル３２をボンディングヘッド１０に固定したが、逆にコイル３２をホーンホルダ４に固定し、磁石３１をボンディングヘッドに固定してもよい。
本発明のボンディング装置の一実施の形態を示し、（ａ）はキャピラリがボンディング面に接地した状態における側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。 キャピラリが上昇した状態における側面図である。
符号の説明
１ 超音波ホーン
２ キャピラリ
３ ワイヤ
４ ホーンホルダ
５ クランパ
１０ ボンディングヘッド
１２ リンク機構取付け部
２０ 前方板ばね
２１ 後方板ばね
２２、２３ 上方支軸
２４、２５ 下方支軸
２６ 仮想回転中心
２７ ボンディング面
３０ 駆動モータ
３１ 磁石
３２ コイル
４０ 断熱カバー

Claims (2)

  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、前記キャピラリを上下駆動させる駆動モータと、ボンディングヘッドに一端部が回転自在に取付けられ、他端部が前記ホーンホルダに回転自在に取付けられて該ホーンホルダを支持する前方リンクと後方リンクとよりなるリンク機構部とを備え、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、
    前記駆動モータは磁石とコイルとよりなり、前記磁石と前記コイルの対向面はそれぞれ前記仮想回転中心を中心とした円弧状に形成され、前記磁石又は前記コイルの一方が前記ホーンホルダに固定され、他方が前記ボンディングヘッドに固定され、前記ボンディングヘッドは、前記ホーンホルダの下方に前記リンク機構部を取付けるリンク機構取付け部を有し、前記リンク機構部の前方リンク及び後方リンクは、上方部が前記ホーンホルダに回転自在に支承され、下方部が前記リンク機構取付け部に回転自在に支承されていることを特徴とするボンディング装置。
  2. 前記ボンディングヘッドの前記超音波ホーン、前記前方リンク及び前記後方リンクの下方部分に断熱カバーが配設されていることを特徴とする請求項１記載のボンディング装置。
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