JP4854072B2 - ホーンホルダ揺動型ボンディング装置 - Google Patents

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Description

本発明は、ホーンホルダ揺動型ボンディング装置に関する。
ホーンホルダ揺動型ボンディング装置は、ホーンホルダの回転支点に板ばね機構を採用することにより、ホーンホルダの回転運動は板ばねの弾性変形により受けることになり、その部位には摩擦は発生しないので、ダストレス化が図れる。またベアリングのように隙間を必要としない構造でガタが無いので、ノーバックラッシュ化が図れる。このようなホーンホルダ揺動型ボンディング装置として、例えば特許文献1及び2等が挙げられる。
特開平6−29343号(特許第2969411号)公報 特開2001−168135号(特許第3683801号)公報
従来の板ばね機構は、板ばねの1点を支点としてホーンホルダが回転する。またホーンホルダを駆動するモータの吸引力は、板ばねを座屈させる方向に働く。このため、板ばねは大きな曲げ角には耐えられなく、耐久性に乏しい。この対策として、板ばね機構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。
特許文献2においては、ボンディング装置はボンディング面の上方に配設され、ボンディング面にホーンホルダの仮想旋回点があるので、ボンディングエリアの広いワークもボンディングが可能であるという特徴を有する。そこで装置の小型化を図るためにキャピラリから仮想旋回点までの長さを短くするほど、キャピラリを一定高さ上下動させるためのホーンホルダ、即ち板ばねの揺動角は大きくなり、板ばねに掛かる負荷が増大する。
本発明の第1の課題は、モータの大きな吸引力が働く場合においても、板ばねに掛かる応力を一定以上にならないように規制することができ、高出力モータを大揺動で使用できるホーンホルダ揺動型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、クロス板ばね機構に対してより単純機構で高剛性が図れるホーンホルダ揺動型ボンディング装置を提供することにある。
本発明の第3の課題は、装置の小型化を図っても板ばねに掛かる負荷を低減することができるホーンホルダ揺動型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、前記ホーンホルダをボンディングヘッドに揺動自在に支持する板ばね機構を備えたホーンホルダ揺動型ボンディング装置において、
前記ボンディングヘッドには、前記ホーンホルダの後方部の下方にリンク機構取付け部が設けられており、このリンク機構取付け部の上面の後方側には、円弧部が形成され、この円弧部の上端部に板ばねの一端が固定され、板ばねの他端は前記ホーンホルダに固定され、前記板ばねは前記円弧部に沿って変位す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、前記駆動モータは、可動子が前記ホーンホルダ又は該ホーンホルダと共に揺動する部材に固定され、固定子が前記ボンディングヘッドに固定され、可動子と固定子の対向面は、それぞれほぼ前記リンク機構取付け部の円弧部への固定部を中心とした円弧状に形成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3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、前記ホーンホルダをボンディングヘッドに揺動自在に支持する板ばね機構を備えたホーンホルダ揺動型ボンディング装置において、
前記ボンディングヘッドには、前記ホーンホルダの後方部の下方にリンク機構取付け部が設けられており、前記ホーンホルダには、前記下方のリンク機構取付け部に対応した上方部に該前記下方のリンク機構取付け部より幅広の上方のリンク機構取付け部が形成されており、前記下方及び上方のリンク機構取付け部の前後には、それぞれ円弧部が形成され、前記板ばね機構は、前記下方のリンク機構取付け部の下面に固定され、前方側の上端が前記上方のリンク機構取付け部の前方の円弧部の上面部に固定された前方板ばね部と、前記下方のリンク機構取付け部の下面に固定され、後方側の上端が前記上方のリンク機構取付け部の後方の円弧部の上面部に固定された後方板ばね部とからなる板ばねによって構成され、前記下方のリンク機構取付け部の下方に前記ホーンホルダの仮想旋回点を持ち、前記板ばねは前記円弧部に沿って変位す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4は、上記請求項3において、前記駆動モータは、可動子が前記ホーンホルダに固定され、固定子が前記ボンディングヘッドに固定され、可動子と固定子の対向面は、それぞれ前記仮想旋回点をほぼ中心とした円弧状に形成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5は、上記請求項3において、前記仮想旋回点は、前記下方及び上方のリンク機構取付け部の前方側のそれぞれの円弧の中心を結んだ延長線と前記下方及び上方のリンク機構取付け部の後方側のそれぞれの円弧の中心を結んだ延長線の交点よりなり、ボンディング面に位置し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6は、上記請求項1、2、3又は4において、前記駆動モータは、可動子と固定子間に吸引力を持つモータであることを特徴とする。
請求項1又は3の構成によれば、板ばねはリンク機構取付け部の円弧部に巻き付き又は巻き戻すように変位する。即ち、板ばねは円弧部の曲線に沿って変位するので、一定以上の曲げ半径とはならない。これによって、駆動モータに大きな吸引力が働く場合においても板ばねに掛かる応力は一定以上にならないので、高出力モータを大揺動で使用できる。
またボンディングヘッドとホーンホルダは板ばねで連結した構造よりなるので、クロス板ばね機構に対してより単純機構で高剛性が実現できる。また駆動モータの吸引力は板ばねの座屈方向ではなく引っ張り方向に常に働くため、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。
本発明のホーンホルダ揺動型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。なお、7はボンディング面を示す。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、XY軸方向に駆動される図示しないXYテーブルに固定されている。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の後方部の下方に上方に立ち上がったリンク機構取付け部12が設けられている。リンク機構取付け部12の上面の後方側には、円弧部13が形成されている。
ホーンホルダ4の下面には、円弧部13に対応した部分に支持部材20が固定されている。円弧部13の上端部には板ばね21の一端が固定されており、板ばね21に他端は支持部材20に固定されている。ここで、キャピラリ2がボンディング面7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、支持部材20はリンク機構取付け部12の円弧部13に固定されている。なお、支持部材20はホーンホルダ4と一体に形成してもよい。
支持部材20の後方下方部には、板ばね21の円弧部13への固定部22をほぼ中心とした円弧状の駆動モータ30の可動子31が固定されており、駆動モータ30の固定子32はボンディングヘッド10に固定されている。ここで、駆動モータ30は、可動子31と固定子32間に吸引力を持つモータであり、可動子31と固定子32の対向面は、それぞれほぼ固定部22を回転中心とした円弧状に形成されている。
そこで、ボンディング装置の停止中(オフ時)には、可動子31は駆動モータ30の吸引力で固定子32に常時吸引され、ホーンホルダ4は板ばね21を介して保持される。
ボンディング装置の動作中(オン時)でキャピラリ2を図1(a)に示す状態より上昇させるように駆動モータ30に電流が供給されると、可動子31が固定された支持部材20と共にホーンホルダ4が固定部22を中心として矢印A方向に回転し、キャピラリ2は上昇する。この場合、板ばね21は、図1(b)に示すように、リンク機構取付け部12の円弧部13に巻き付くように接点が点13aから点13bに変位する。即ち、板ばね21は円弧部13の曲線に沿って変位するので、一定以上の曲げ半径とはならない。これによって、駆動モータ30に大きな吸引力が働く場合においても板ばね21に掛かる応力は一定以上にならないので、高出力モータを大揺動で使用できる。
またボンディングヘッド10とホーンホルダ4は板ばね21で連結した構造よりなるので、クロス板ばね機構に対してより単純機構で高剛性が実現できる。また駆動モータ30の吸引力は板ばね21の座屈方向ではなく引っ張り方向に常に働くため、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。
本発明のホーンホルダ揺動型ボンディング装置の他の実施の形態を図2により説明する。なお、前記実施の形態と同じ又は相当部材には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。即ち、部材1〜6は前記実施の形態と同じ又は相当部材である。従って、〔0015〕項と同じ構成となっている。
ボンディングヘッド10は、上面がXY軸方向に駆動される図示しない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。従って、特許文献2と同様に、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。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。リンク機構取付け部12の前後(図2(a)においては左右)には円弧部14、15が形成されている。
ホーンホルダ4のリンク機構取付け部12に対応した上方部分には、該リンク機構取付け部12より幅広のリンク機構取付け部40が形成されており、リンク機構取付け部40の前後(図2(a)においては左右)に円弧部41、42が形成されている。リンク機構取付け部12の下面には板ばね50のほぼ中央部が固定されており、板ばね50は、前方の前方板ばね部51が円弧部41の上面に固定され、後方の後方板ばね部52が円弧部42の上面に固定されている。ここで、下方及び上方のリンク機構取付け部12、40の前方側のそれぞれの円弧部14、41の中心を結んだ延長線と下方及び上方のリンク機構取付け部12、40の後方側のそれぞれの円弧部15、42の中心を結んだ延長線の交点は、仮想旋回点53となっている。この仮想旋回点53は、ボンディング面7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7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、仮想旋回点53をほぼ中心とした円弧状の駆動モータ30の可動子31が固定されており、駆動モータ30の固定子32はボンディングヘッド10に固定されている。ここで、駆動モータ30は、前記実施の形態と同様に、可動子31と固定子32間に吸引力を持つモータである。可動子31と固定子32の対向面は、それぞれほぼ仮想旋回点53を中心とした円弧状に形成されている。
そこで、ボンディング装置の停止中(オフ時)には、可動子31は駆動モータ30の吸引力で固定子32に常時吸引され、ホーンホルダ4は板ばね50を介して保持される。
ボンディング装置の動作中(オン時)でキャピラリ2を図2(a)に示す状態より上昇させるように駆動モータ30に電流が供給されると、ホーンホルダ4は板ばね50を介して仮想旋回点53を中心として矢印B方向に回転し、キャピラリ2は上昇する。この場合、板ばね50の前方板ばね部51は、図3に示すように、リンク機構取付け部12の円弧部14に対しては巻き付くように接点が点14aから点14bに変位し、リンク機構取付け部40の円弧部41に対しては巻き戻すように、接点が点41aから点41bに変位する。即ち、前方板ばね部51は円弧部14、41の曲線に沿って変位するので、一定以上の曲げ半径とはならない。これによって、駆動モータ30に大きな吸引力が働く場合においても前方板ばね部51に掛かる応力は一定以上にならないので、高出力モータを大揺動で使用できる。この場合、後方板ばね部52においては前記と逆にリンク機構取付け部12の円弧部15に対しては巻き戻すように変位し、リンク機構取付け部40の円弧部42に対しては巻き付くように変位するので、前記と同様の作用効果が得られる。
また前記実施の形態と同様に、ボンディングヘッド10とホーンホルダ4は板ばね50で連結した構造よりなるので、クロス板ばね機構に対してより単純機構で高剛性が実現できる。また駆動モータ30の吸引力は板ばね50の座屈方向ではなく引っ張り方向に常に働くため、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。
本実施の形態においては、前方板ばね部51と後方板ばね部52を1個の板ばね50で形成したが、それぞれ別個の板ばねで形成してもよいことは言うまでもない。
本発明のホーンホルダ揺動型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)は要部拡大側面図である。 本発明のホーンホルダ揺動型ボンディング装置の他の実施の形態を示し、(a)は(b)のC−C線断面図で、キャピラリがボンディング面に接地した状態における一部断面側面図、(b)は(a)のD−D線断面図である。 図2の板ばねの変位状態を示す拡大説明図である。
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
13、14、15 円弧部
21 板ばね
22 固定部
30 駆動モータ
31 可動子
32 固定子
40 リンク機構取付け部
41、42 円弧部
50 板ばね
51 前方板ばね部
52 後方板ばね部
53 仮想旋回点

Claims (6)

  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、前記ホーンホルダをボンディングヘッドに揺動自在に支持する板ばね機構を備えたホーンホルダ揺動型ボンディング装置において、
    前記ボンディングヘッドには、前記ホーンホルダの後方部の下方にリンク機構取付け部が設けられており、このリンク機構取付け部の上面の後方側には、円弧部が形成され、この円弧部の上端部に板ばねの一端が固定され、板ばねの他端は前記ホーンホルダに固定され、前記板ばねは前記円弧部に沿って変位することを特徴とするホーンホルダ揺動型ボンディング装置。
  2. 前記駆動モータは、可動子が前記ホーンホルダ又は該ホーンホルダと共に揺動する部材に固定され、固定子が前記ボンディングヘッドに固定され、可動子と固定子の対向面は、それぞれほぼ前記リンク機構取付け部の円弧部への固定部を中心とした円弧状に形成されていることを特徴とする請求項1記載のホーンホルダ揺動型ボンディング装置。
  3. 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、前記ホーンホルダをボンディングヘッドに揺動自在に支持する板ばね機構を備えたホーンホルダ揺動型ボンディング装置において、
    前記ボンディングヘッドには、前記ホーンホルダの後方部の下方にリンク機構取付け部が設けられており、前記ホーンホルダには、前記下方のリンク機構取付け部に対応した上方部に該前記下方のリンク機構取付け部より幅広の上方のリンク機構取付け部が形成されており、前記下方及び上方のリンク機構取付け部の前後には、それぞれ円弧部が形成され、前記板ばね機構は、前記下方のリンク機構取付け部の下面に固定され、前方側の上端が前記上方のリンク機構取付け部の前方の円弧部の上面部に固定された前方板ばね部と、前記下方のリンク機構取付け部の下面に固定され、後方側の上端が前記上方のリンク機構取付け部の後方の円弧部の上面部に固定された後方板ばね部とからなる板ばねによって構成され、前記下方のリンク機構取付け部の下方に前記ホーンホルダの仮想旋回点を持ち、前記板ばねは前記円弧部に沿って変位することを特徴とするホーンホルダ揺動型ボンディング装置。
  4. 前記駆動モータは、可動子が前記ホーンホルダに固定され、固定子が前記ボンディングヘッドに固定され、可動子と固定子の対向面は、それぞれ前記仮想旋回点をほぼ中心とした円弧状に形成されていることを特徴とする請求項3記載のホーンホルダ揺動型ボンディング装置。
  5. 前記仮想旋回点は、前記下方及び上方のリンク機構取付け部の前方側のそれぞれの円弧の中心を結んだ延長線と前記下方及び上方のリンク機構取付け部の後方側のそれぞれの円弧の中心を結んだ延長線の交点よりなり、ボンディング面に位置していることを特徴とする請求項3記載のホーンホルダ揺動型ボンディング装置。
  6. 前記駆動モータは、可動子と固定子間に吸引力を持つモータであることを特徴とする請求項1、2、3又は4記載のホーンホルダ揺動型ボンディング装置。
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