KR100504036B1 - 본딩장치 - Google Patents

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류이치 교마스
야스시 스즈키
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가부시키가이샤 신가와
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Abstract

캐필러리를 본딩면에 대하여 대략 수직으로 상하이동하게 할 수 있고, 또한 본딩 에어리어가 넓은 워크도 본딩이 가능하다.
캐필러리(11)를 유지한 초음파 혼(10), 초음파 혼(10)을 유지한 혼 홀더(13), 혼 홀더(13)를 지축(21)으로 회전 자유롭게 지지하고, 요동 자유롭게 부착된 스윙암(20), 지축(30)으로 회전 자유롭게 지지되고, 혼 홀더(13)에 연결축(33)으로 회전 자유롭게 지지된 보조 암(32), 혼 홀더(13)를 구동하게 하는 구동모터(40)를 구비하고, 지축(21)은, 캐필러리(11)의 선단(11a)의 수평선(A)상의 가상중심(B)의 대략 수직선(C)상에 설치되고, 지축(30)은, 회전중심(21a)의 후방에서 이 회전중심(21a)과 대략 동등한 높이에 설치되고, 연결축(33)은 캐필러리(11)의 선단(11a)으로부터 지축(21)을 연결한 선(D)의 연장과, 가상중심(B)으로부터 지축(30)을 연결한 선(E)의 연장의 교차점에 설치되어 있다.

Description

본딩장치{BONDING APPARATUS}
본 발명은, 본딩장치에 관한 것으로, 특히 본딩 에어리어가 큰 워크의 본딩에 적합한 본딩장치에 관한 것이다.
범프형성 또는 와이어 접속 등을 행하는 와이어 본딩장치는, 일반적으로 다음의 2종류로 대별된다.
제1은 수직구동 타입으로서，수직인 가이드부를 가지는 리니어 가이드에 슬라이더를 상하이동 가능하게 설치하고, 캐필러리를 유지한 초음파 혼을 혼 홀더에 부착하고, 혼 홀더를 상기 슬라이더에 고정하고 있다. 또한, 이 종류의 수직구동 타입으로서, 예를 들면, 일본국 특허 제3220483호 공보를 들 수 있다.
제2는 지점요동 타입으로서，캐필러리를 유지한 초음파 혼을 혼 홀더에 부착하고，혼 홀더를 지지하는 十자 판스프링의 지점을 중심으로 하여 요동하게 하든지, 또는 혼 홀더를 회전 자유롭게 지지된 지축에 고정하고，지축을 중심으로 하여 요동하게 한다. 또한，이 종류의 지점요동 타입으로서，예를 들면 일본국 특허 제2814154호 공보，일본국 특허 제2860650호 공보 등을 들 수 있다.
제1의 수직구동 타입은，리니어 가이드의 길이를，캐필러리가 워크에 맞닿는데 충분한 길이로 할 필요가 있고, 워크의 본딩면의 수평면보다 하방으로 뻗어있도록 한다. 이 때문에, 워크는, 리니어 가이드에 맞닿지 않는 크기로 한정된다. 또, 초음파 혼, 혼 홀더, 슬라이더 등으로 이루어지는 중량물인 구동부를 상하이동하게 하므로, 고속으로 구동하게 하면 관성이 크고, 특히 작은 볼의 본딩은 곤란하게 된다.
제2의 지점요동 타입은，캐필러리가 워크에 맞닿은 상태에 있어서는, 캐필러리는 워크에 대하여 수직으로 되어 있을 필요가 있으므로, 혼 홀더의 회전중심인 지점 또는 지축은, 캐필러리의 선단과 동등한 높이로 되어 있다. 이 때문에, 워크의 본딩면의 수평면상에 혼 홀더 및 지점 또는 지축이 위치하고, 상기 제1의 수직구동 타입과 마찬가지로, 워크의 크기가 한정된다. 또 캐필러리는 지점 또는 지축을 중심으로 하여 요동하므로，캐필러리를 대략 수직으로 상하이동하게 하기 위해서는, 전후방향(초음파 혼의 축심방향)의 보정이 필요하게 된다.
본 발명의 과제는，캐필러리를 본딩면에 대하여 대략 수직으로 상하이동하게 할 수 있고, 또한 본딩 에어리어가 넓은 워크도 본딩이 가능한 본딩장치를 제공하는데 있다.
(과제를 해결하기 위한 수단)
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 수단은，캐필러리를 일단에 유지한 초음파 혼과，이 초음파 혼을 유지한 혼 홀더와，이 혼 홀더를 회전 자유롭게 지지하고, 상방부가 본딩헤드에 요동 자유롭게 부착된 스윙 암과，전방측이 상기 본딩헤드에 회전 자유롭게 지지되고, 후방측이 상기 혼 홀더에 회전 자유롭게 지지된 보조 암과，상기 혼 홀더의 후방측을 구동하게 하는 구동모터를 구비하고，
상기 혼 홀더의 상기 스윙 암에 대한 회전중심은，상기 캐필러리의 선단의 수평선상의 가상중심의 대략 수직선상에 설치되고，상기 보조 암의 상기 본딩헤드에 대한 회전중심은，상기 혼 홀더의 상기 스윙 암에 대한 상기 회전중심의 후방에서 이 회전중심과 대략 동등한 높이에 설치되고，상기 보조 암의 상기 혼 홀더에 대한 회전중심은，상기 캐필러리의 선단으로부터 상기 혼 홀더의 상기 스윙 암에 대한 상기 회전중심을 연결한 선의 연장과，상기 가상중심으로부터 상기 보조 암의 상기 본딩헤드에 대한 회전중심을 연결한 선의 연장과의 교차점에 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
(발명의 실시형태)
본 발명의 일 실시형태를 도면에 의하여 설명한다. 도 1，도 3 내지 도 5에 도시하는 바와 같이, 초음파 혼(10)의 단부에는 캐필러리(11)가 고정되어 있고，캐필러리(11)에는 도시하지 않는 와이어 스풀에 감겨진 와이어(12)가 끼워 관통되어 있다. 초음파 혼(10)은，혼 홀더(13)의 하면에 형성된 오목부에 배열 설치되고， 초음파 혼(10)의 진동의 마디가 되는 마디부(14a)를 가지는 연결판(14)을 통하여 혼 홀더(13)에 고정되어 있다. 또 초음파 혼(10)의 상방에는，와이어(12)를 클램핑하는 와이어 클램퍼(15)를 가지는 클램프 암(16)이 배열 설치되어 있고，클램프 암(16)은 혼 홀더(13)에 고정되어 있다.
도 1 내지 도 5에 도시하는 바와 같이，혼 홀더(13)는, 하방이 개방된 스윙 암(20)의 두 갈래 형상의 내측에 배열 설치되어 있고, 혼 홀더(13)의 양측면에 각각 고정된 지축(21)은 축받이(22)를 통하여 상기 스윙 암(20)에 회전 자유롭게 지지되어 있다. 스윙 암(20)의 상면의 양측은，十자 판스프링(23)을 통하여 고정블록(24)에 고정되어 있고，고정블록(24)은 본딩헤드(25)에 고정되어 있다. 따라서, 스윙 암(20)은 十자 판스프링(23)의 지점(23a)을 중심으로 하여 요동한다. 상기 지축(21)의 중심(21a)은，도 6(a)에 도시하는 바와 같이, 캐필러리(11)의 수평선(A)상의 가상중심(B)에 수직인 수직선(C)상에서, 또한 가상중심(B)보다 상방부로 되어 있다. 또한，도시하지 않지만，본딩헤드(25)의 상면은 XY축 방향으로 구동되는 XY테이블에 고정되어 있고，XY테이블은 본딩장치의 가대의 천상부(天上部)에 고정되어 있다.
도 1(b)，도 3 및 도 5에 도시하는 바와 같이, 지축(21)의 후방의 본딩헤드(25)의 양측면에는，지축(30)이 축받이(31)를 통하여 회전 자유롭게 지지되어 있고, 지축(30)에는 보조 암(32)이 고정되어 있다. 보조 암(32)은，연결축(33)을 통하여 혼 홀더(13)에 회전 자유롭게 지지되어 있다. 도 6(a)에 도시하는 바와 같이, 연결축(33)의 중심(33a)은，캐필러리(11)의 선단(11a)으로부터 지축(21)을 연결한 선(D)의 연장과，가상중심(B)으로부터 지축(30)의 중심(30a)을 연결한 선(E)의 연장의 교차점으로 되어 있다.
도 1(b)，도 4 및 도 5에 도시하는 바와 같이，상기 혼 홀더(13)의 후단은 구동모터(40)에 의하여 구동된다. 구동모터(40)는，2개의 코일(41)과，이 코일 (41)의 외측에 배열 설치된 영구자석(42)과，영구자석(42)의 외측 및 코일(41) 사이에 각각 배열 설치된 요크(43)로 이루어져 있다. 코일(41)은 코일 홀더(44)에 의해 유지되어 있고，코일 홀더(44)는 혼 홀더(13)의 후단의 중앙부에 고정되어 있다. 영구자석(42) 및 요크(43)는 본딩헤드(25)에 고정되어 있다.
다음에 작용에 대하여 설명한다. 도 6(a)는 캐필러리(11)가 워크(50)의 본딩면에 접촉하고 있는 상태를 도시한다. 이 상태로부터 캐필러리(11)를 일정량 상승하게 하는 방향으로 구동모터(40)의 코일(41)에 전류가 공급된다. 이것에 의하여, 코일(41)은 화살표(F) 방향으로 이동하고, 코일(41)이 부착된 혼 홀더(13)의 후단측을 지지하는 보조 암(32)은 지축(30)의 중심(30a)을 지점으로 하여 화살표(F) 방향으로 요동하고, 도 6(b)에 도시하는 바와 같이, 연결축(33)의 중심(33a)은 중심(33b)의 위치로 이동한다. 이 보조 암(32)의 요동에 따라, 혼 홀더(13)를 회전 자유롭게 지지하고 있는 스윙 암(20)은, 十자 판스프링(23)의 지점(23a)을 중심으로 하여 원호운동을 하고, 지축(21)의 중심(21a)은 중심(21b)의 위치로 이동한다. 이것에 의하여 캐필러리(11)의 선단(11a)은, 중심(33b)과 중심(21b)을 연결한 선(D')의 연장선상의 선단(11b)의 위치로 상승한다. 이 상태에 있어서는, 중심(33b)과 지축(30)의 중심(30a)을 연결한 선(E')의 연장과, 지점(23a)과 중심(21b)을 연결한 선(C')의 연장이 교차하는 점(B')이 캐필러리(11)의 선단(11b)에 대한 상하구동의 가상중심으로 된다. 이 때의 가상중심(B')의 높이는 캐필러리(11)의 선단(11b)의 높이와 대략 동등하게 되기 때문에, 캐필러리(11)의 선단의 상승에 따른 Y축방향(초음파 혼(10)의 축심방향)의 이동량은 대단히 작다. 즉, 가상중심(B')과 캐필러리(11)의 선단(11b)을 연결한 선(A')은 선(A)과 대략 평행하게 되고, 캐필러리(11)는 대략 수직으로 상승한다. 즉, 도 7에 도시하는 바와 같이, 캐필러리 선단의 전후 이동량은, 종래장치의 지점요동 타입은 대단히 크지만, 본 장치는 대단히 작게 된다.
이와 같이，캐필러리(11)를 유지한 초음파 혼(10)과，초음파 혼(10)을 유지한 혼 홀더(13)와，혼 홀더(13)를 지축(21)으로 회전 자유롭게 지지하고, 상방부가 본딩헤드에 요동 자유롭게 부착된 스윙 암(20)과，본딩헤드에 지축(30)으로 회전 자유롭게 지지되고, 또한 혼 홀더(13)에 연결축(33)으로 회전 자유롭게 지지된 보조 암(32)과，혼 홀더를 구동하게 하는 구동모터(40)를 구비하고, 혼 홀더(13)의 스윙 암(20)에 대한 회전중심(21a)은，캐필러리(11)의 선단(11a)의 수평선(A)상의 가상중심(B)의 대략 수직선(C)상에 설치되고，보조 암(32)의 본딩헤드(25)에 대한 회전중심(30a)은，회전중심(21a)의 후방에서 이 회전중심(21a)과 대략 동등한 높이에 설치되고, 보조 암(32)의 혼 홀더(13)에 대한 회전중심(33a)은，캐필러리(11)의 선단(11a)으로부터 상기 회전중심(21a)을 연결한 선(D)의 연장과, 가상중심(B)으로부터 회전중심(30a)을 연결한 선(E)의 연장의 교차점에 설치되어 있으므로, 캐필러리(11)를 본딩면에 대하여 대략 수직으로 상하이동하게 할 수 있고, 또한, 본딩 에어리어가 넓은 워크도 본딩이 가능하다.
본 발명의 청구항 1의 구성에 의하면，캐필러리(11)를 본딩면에 대하여 대략 수직으로 상하이동하게 할 수 있고，또한 본딩 에어리어가 넓은 워크도 본딩이 가능하다.　
도 1은 본 발명의 본딩장치의 일 실시형태를 도시하고, 도 1(a)는 상방측에서 본 외관 사시도, 도 1(b)는 이면측에서 본 외관 사시도,
도 2는 도 1의 평면도,
도 3은 도 2의 정면도,
도 4는 도 2의 4-4선 단면도,
도 5는 도 2의 이면도,
도 6은 본 발명의 본딩장치의 작동원리를 도시하고, 도 6(a)는 캐필러리가 워크에 맞닿은 상태의 주요부 정면도, 도 6(b)는 캐필러리가 상승한 상태의 주요부 정면도, 및
도 7은 캐필러리의 상하이동에 수반되는 캐필러리 선단의 전후 이동량의 본장치와 종래장치의 비교도.
(부호의 설명)
10 : 초음파 혼 11 : 캐필러리
11a, 11b : 캐필러리(11)의 선단 12 : 와이어
13 : 혼 홀더 20 : 스윙 암
21 : 지축 21a, 21b : 지축(21)의 중심
23 : 十자 판스프링 23a : 十자 판스프링(23)의 지점
25 : 본딩헤드 30 : 지축
30a : 지축(30)의 중심 32 : 보조 암
33 : 연결축 33a, 33b : 연결축(33)의 중심
40 : 구동모터 41 : 코일
42 : 영구자석
A : 캐필러리(11)의 선단(11a)의 수평선
B : 가상중심
C : 가상중심(B)과 지축(21)의 중심(21a)을 연결한 선
D : 캐필러리(11)의 선단(11a)과 중심(21a)을 연결한 선
E : 가상중심(B)과 지축(30)의 중심(30a)을 연결한 선

Claims (1)

  1. 캐필러리를 일단에 유지한 초음파 혼과, 이 초음파 혼을 유지한 혼 홀더와, 이 혼 홀더를 회전 자유롭게 지지하고, 상방부가 본딩헤드에 요동 자유롭게 부착된 스윙 암과, 전방측이 상기 본딩헤드에 회전 자유롭게 지지되고, 후방측이 상기 혼 홀더에 회전 자유롭게 지지된 보조 암과, 상기 혼 홀더의 후방측을 구동시키는 구동모터를 구비하고,
    상기 혼 홀더의 상기 스윙 암에 대한 회전중심은 상기 캐필러리의 선단의 수평선상의 가상중심의 대략 수직선상에 설치되고, 상기 보조 암의 상기 본딩헤드에 대한 회전중심은 상기 혼 홀더의 상기 스윙 암에 대한 상기 회전중심의 후방에서 이 회전중심과 대략 동등한 높이에 설치되고, 상기 보조 암의 상기 혼 홀더에 대한 회전중심은 상기 캐필러리의 선단으로부터 상기 혼 홀더의 상기 스윙 암에 대한 상기 회전중심을 연결한 선의 연장과 상기 가상중심으로부터 상기 보조 암의 상기 본딩헤드에 대한 회전중심을 연결한 선의 연장과의 교차점에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 본딩장치.
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