JP5930419B2 - ボンディング装置 - Google Patents
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Description
また、特許文献2には、キャピラリに振動発生機構を組み込んだ低質量振動子が開示されている。
そのため、接合中のキャピラリの振動振幅の大きさを可変することができる。例えば、最初はスクラブ動作によって表面の酸化膜を除去して、その後キャピラリの最適な振動形態でボール又はワイヤを接合することが可能になる。
最初に、本発明に係るボンディング装置の第1実施形態について、図1乃至図14を用いて説明する。
図1は、ボンディング装置におけるボンディングアームの先端に取り付けた、キャピラリを振動させる振動駆動部の構成を示す斜視図、図2(a)は、振動駆動部の構成を示す平面図、図2(b)は、振動駆動部の構成を示す側面図 、図3は、振動駆動部におけるキャピラリ保持部のキャピラリの取り付け部分を拡大した平面図である。
次に、振動駆動部に組み込まれた圧電素子を駆動する発振器について図4を用いて説明する。図4は、圧電素子を駆動する発振器の構成を示すブロック図である。
次に、振動駆動部のキャピラリの振動形態について説明する。最初に、上部圧電素子と下部圧電素子に同相の電圧波形を印加したときの、キャピラリの第1の振動形態について説明する。
糸状体に予圧を掛けた状態で、圧電素子が所定の振幅で振動するために必要な力について説明する。
P=1000E×ε×A
・・・ (1)
糸状体を半径r(mm)の円柱とすると、
P=1000E×επ×r**2 但し、**2は2乗を表す。
E=270(Gpa)=270000(N/mm2)である。
糸状体の半径r=0.1(mm)、π=3.14とすると、予圧Pは、式(2)で示される。
P=270000×ε×3.14×0.1**2=8478×ε ・・・ (2)
式(2)より、ε=100/8478=0.0118
ΔL1=ε×L=2.36mmとなる。
糸状体の圧電素子による変形量は、ΔL2=2a=2×0.003=0.006mm
糸状体全体の変形量ΔLは、ΔL=ΔL1+ΔL2=2.36+0.006=2.366mmとなる。
ε=ΔL/L=2.366/200=0.01183
また、糸状体に作用している予圧(張力)P1は、式(2)より、
P1=8478×ε=8478×0.01183=100.2947N
f=5800×3.14×0.1**2=182Nとなり、糸状体の片側の予圧50Nの張力に対して、50/182×100=27%となる。これにより、糸状体の強度は最大張力に対して3倍以上となり、十分な余裕を持つことができる。
次に、圧電素子に同一周波数で互いに180°位相差を有する波形の電圧を印加した場合のキャピラリの第2の振動形態について説明する。
以下に、各圧電素子の駆動電圧波形の振幅比を変えたときのキャピラリの第3の振動形態について説明する。図10は、上部圧電素子と下部圧電素子とに供給される電圧波形が同相であり、上部圧電素子と下部圧電素子との電圧波形の振幅比が1対2のときの電圧波形を示す図である。
次に、図10に示す各圧電素子の駆動電圧波形の振幅比と異なる振幅比におけるキャピラリの第4の振動形態について説明する。図12は、上部圧電素子と下部圧電素子とに供給される電圧波形が同相であり、上部圧電素子と下部圧電素子との電圧波形の振幅比が2対1のときの電圧波形を示す図である。
次に、ボンディングアームに振動駆動部を実装したワイヤボンディング装置について図14を用いて説明する。図14は、ボンディングアームに振動駆動部を実装したボンディング装置の構成を示すブロック図である。
次に、本発明に係るボンディング装置の第2実施形態について、図15、図16を用いて説明する。
2 ボンディングヘッド
3、65 ボンディングアーム
4 ボンディングアーム取付部
7、60 振動駆動部
10 圧電素子
11 上部圧電素子
12 下部圧電素子
15 キャピラリ保持部
15a 凹部(湾曲面)
16 上部キャピラリ保持部
17 下部キャピラリ保持部
20 キャピラリ
23、62 糸状体
25、70 引張機構
26 棒状体
33 制御部
35 発振器
36 波形発生器
38、39 電力増幅器
40 リニアモータ
41 エンコーダ
42 支持軸
45 駆動ユニット
47 XYテーブル
50 半導体素子
51 リードフレーム
52 ボール
53 ワイヤ
67 上部ボンディングアーム部
72 第1の凹部
73、75 開口部
74 第2の凹部
77 メネジ部
80 下部ボンディングアーム部
85 押え板
90 ボルト
92 固定用ボルト
Claims (11)
- キャピラリを振動させる振動駆動部を備えたボンディング装置であって、
前記振動駆動部は、ボンディングアームの先端部に一端が固定され、当該ボンディングアームの軸方向に沿って伸縮する圧電素子と、
当該圧電素子の他端に固定され、キャピラリの基端側周面に接触するキャピラリ保持部と、
前記キャピラリの前記基端側周面の前記キャピラリ保持部とは反対側の半周面に巻き回された糸状体と、
当該糸状体に張力を付与することにより前記キャピラリを前記キャピラリ保持部に押圧保持する前記ボンディングアーム側に配された引張機構と、を備えたことを特徴とするボンディング装置。 - 前記振動駆動部は、共振を利用しないことを特徴とする請求項1に記載のボンディング装置。
- 前記糸状体は、前記引張機構によって、前記糸状体に張力が付与されて、前記キャピラリがボンディング動作可能なように前記キャピラリ保持部に押圧保持することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のボンディング装置。
- 前記糸状体は、前記引張機構により張力が付与されて、前記キャピラリの駆動及び前記キャピラリ保持部への固定に必要な予圧を加えることを特徴とする請求項1乃至請求項3のうち、いずれか1に記載のボンディング装置。
- 前記糸状体は、前記引張機構により張力が付与されて、前記キャピラリの駆動及び前記キャピラリ保持部への固定に必要な所定の予圧を加えた状態における、前記圧電素子の伸縮長を超える伸縮可能長を有することを特徴とする請求項1乃至請求項4のうち、いずれか1に記載のボンディング装置。
- 前記引張機構は、前記ボンディングアームの両側面において、各々に前記糸状体の端部が固定されたことを特徴とする請求項1乃至請求項5のうち、いずれか1に記載のボンディング装置。
- 前記引張機構による糸状体への張力の付与は、前記糸状体が、前記ボンディングアームの前記両側面又は一側面に配された棒状体に巻き回されて固定されて、当該棒状体をトルクドライバにより、所定のトルクで回転させることにより行われ、前記キャピラリへの予圧を調整可能であることを特徴とする請求項6に記載のボンディング装置。
- 前記糸状体は、無端状に構成されることを特徴とする請求項1乃至請求項5のうち、いずれか1に記載のボンディング装置。
- 前記引張機構による糸状体への張力の付与は、前記糸状体が、前記ボンディングアームに固定され、かつ、当該ボンディングアームにおける固定位置を調整可能な押え板に巻き回されて固定されて、当該押え板の位置を調整することにより行われ、前記キャピラリへの予圧を調整可能であることを特徴とする請求項8に記載のボンディング装置。
- 前記糸状体は、所定の幅を有するテープ状部材からなり、前記キャピラリを押圧保持することを特徴とする請求項1乃至請求項9のうち、いずれか1に記載のボンディング装置。
- 前記ボンディング装置は、ワイヤボンディング装置であって、前記キャピラリの先端にはワイヤが繰り出されていることを特徴とする請求項1乃至請求項10のうち、いずれか1に記載のボンディング装置。
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