TW389971B - Bonding device - Google Patents

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經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 Λ7 __ B7 _ 五、發明説明（I ) 〔發明之詳細說明〕 〔發明所屬之技術領域〕 本發明係有關線接合裝置、晶片接合裝置等之接合裝 置。 L習知技術〕 習知，在接合時，使接合工具產生振動之接合裝置大 致可分爲以下3類： 第一，接合裝置使XY台振動而進行擦淨動作。此種 裝置已揭示於例如日本專利第2530224號及第2565009號。 第二，以1個壓電元件用於接合之超音波用振動與擦 淨動作併用。此種裝置已揭示於例如日本特開昭62-249437 號及特開昭63-239834號公報。 .第三，具有複數之超音波振盪元件，藉由振動之組合 .，施加超音波而進行接合。又，此種裝置已揭示於日本特 開昭58-161334號公報。 〔發明所欲解決之課題〕 _ 上述藉由第一之XY台之擦淨動作，爲移動質量大約 XY台及接合頭全體，因裝置全體之振動而產生接合荷重之 變動，又，因擦淨動作之振幅及難以控制精密之頻率等， 因此妨礙安定之接合動作。 以上述第二之1個壓電元件將超音波用振動與擦淨動 作併用之方式，在超音波振盪與擦淨動作，要求更大之振 幅。因此，適於超音波振盪之壓電元件，因其變位量太小 ，故不適於擦淨動作。變位量大的多積厝型之壓電元件， ______3____；_ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ——----：—,---裝— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1Τ 痕. 經濟部中央標準局負工消費合作社印装 Λ7 __B7__ 五、發明説明（*!_ ) . 其內部損失大，其作爲超音波振盪用時，損耗過大。又， 積層枚數越多，即變位量越多，則壓電元件之共振頻率越 少，其並不適於超音波振盪。 具有第三之複數之超音波振盪元件，其並非進行擦淨 動作，而有以下之問題點。 超音波振盪之振幅係由極小之振幅逐漸增加，振動一 週之振幅增加亦極小。例如，超音波爲〇.5ms，若上升至1 時，在頻率爲60KHz之場合，由於變成lem爲止約需 30次之振幅，因此，其每一衝程之振幅增加量爲1/30#πι 。當以接合工具將線施壓於接合面時，則連接接合面之線 面被插入接合面之凹凸處。於此狀態施加超音波時，在第 i振幅，凹凸處所插入之線表面部分，僅小振幅塑性變形 。由於自此狀態每一週期之振幅逐漸增加，在線表面之變 形，僅在一週期增加極小量之振幅擴大。 如此，即使變形逐漸擴大，同時振幅達到最大，由於 在線面之欲破壞接合表面之氧化膜之動童，僅該1週期;^ 微小增加，僅以彈性變形而欲破壞接合接之氧化膜仍不夠 充份。 相對於此，相較於超音波振盪，擦淨之最初第1振幅 之衝程則遠大於前者，因此，可充份破壞氧化膜而可進行 接合β如此，擦淨動作之優越性，不僅振幅具有以超音波 振盪之擦淨之數倍，而且其最初振幅之移動距離亦完全不 同。 本發明之課題係提供一種接合裝置，其可減輕擦淨動 _ 4 _ 本紙張尺度逋用中國國家標準(CNS)A4規格（210X297公梦·〉 <請先聞讀背面之注f項再填寫本頁) '裝. 訂 經濟部中央揉準局貝工消费合作社印装 A7 _B7___ 五、發明説明（》） 作時之振動，並進行安定之接合動作’同時’可自由選擇 對工件最適當之擦淨動作之時機及方向。 〔解決課題之手段〕 解決上述課題之本發明之第1手段’具有一端安裝接 合工具之超音波角之接合裝置，其特徵係：在接合時，設 置使前述接合工具分別向接合平面之任意方向振動之壓電 元件。 解決上述課題之本發明之第2手段，在前述第1手段 之前述壓電元件係由使接合工具以與超音波角之軸心平行 之Y方向振動之Y方向用壓電元件：及與前述γ方向垂直 之平面之X方向振動之X方向用壓電元件所形成。 解決上述課題之本發明之第3手段，具有一端安裝接 合工具之超音波角之接合裝匱，其特徵係具備：具有使接 合工具以與超音波角之軸心平行之Υ方向振動之Υ方向用 壓電元件之Υ方向驅動手段；及具有與前述γ方向垂直之 平面之X方向振動之X方向用壓電元件之X方向驅動手a 。在接合時，驅動前述壓電元件，使前述接合工具向接合 平面之XY方向振動。 解決上述課題之本發明之第4手段’具有一端安裝接 合工具之超音波角之接合裝置，其特徴係具備：具有使接 合工具以與超音波角之軸心平行之Y方向振動之Y方向用 壓電元件及前述Y方向垂直之平面之X方向振動之X方向 用壓電元件之XY方向驅動手段。在接合時，驅動前述壓 電元件，使前述接合工具向接合平面之XY方向振動。 __—_5__ ^紙张尺度適用中國國家標準（CNS ) A4说格（210X297公i ) (#先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央橾準局貝工消費合作社印製 A7 _B7 五、發明説明（+) 〔發明之實施形態〕 以圖1至圖5說明本發明之一實施形態。如圖1與圖2 所示，以平面上之XY方向而被驅動之XY台1上，載置接 合頭2。在接合頭2，Y方向驅動手段20(詳細如後述)以夾 具3而固定，在Y方向驅動手段20上，X方向驅動手段 40(詳細如後述)以夾具4而固定。在X方向驅動手段4〇之 前端部，以夾具6將配置爲十宇狀之彈簧板5固定，又， 以夾具7將彈簧板5固定於接合臂8 »因此，接合臂8以彈 簧板5爲中心搖動。此處，Υ方向係指與後述之超音波角 10之軸心平行之方向，X方向係指與前述Υ方向垂直之平 面方向。 在接合臂8,安裝內藏有超音波振動源之超音波角1〇 及接線板11，在超音波角10之先端部，安裝接合工具12 。其次，被未圖示之線軸所捲繞之線13通過接線板11而 插通接合工具12。又，接合臂8之後端部，經由線性馬達 14而與接合頭2連接。 _ 前述Υ方向驅動手段20爲如圖3所示之構造所形成。 在Υ方向驅動板21之約中央處，安裝壓電元件安裝用矩形 穴22 ’而將使伸縮方向爲γ方向而設置之壓電元件23之 左右端部23a固定於壓電元件安裝用矩形穴22。在Υ方向 驅動板21之左側，形成接合頭固定部24，在此接合頭固定 部24 ’形成夾具3所插入之夾具插入穴25。在γ方向驅動 板21之右側，形成X方向驅動板固定部26，在此X方向 驅動板固定部26，形成螺合夾具4之2個彈簧部27。 ______6_ 本紙張尺度適用中固國家樣準（CNS ) A4規格（2丨〇χ 297公釐） I,---^------,0^.-- (請先W讀背面之注$項再填寫本頁) 訂 經濟部中央橾準局負工消費合作社印製 A7 ____B7 五、發明説明（t) 爲使前述X方向動板固定部26朝Y方向變位，在前 述壓電元件安裝用矩形穴22之左端部，朝X方向延伸之切 口 28延伸至側端26a附近。又，與切口 28近接，由兩側 端26a形成與該切口 28平行之切口 29，在切口 28與29之 間，形成彈性變形部30。 前述X方向驅動手段爲如圖4所示之構造所形成。在 X方向驅動板41之約中央處，安裝壓電元件安裝用矩形穴 42，而將使伸縮方向爲X方向而設置之壓電元件43之一端 部43a固定於壓電元件安裝用矩形穴42。在X方向驅動板 41之右側，形成Υ方向驅動板固定部44，在此Υ方向驅動 板固定部44，形成夾具4所插入之夾具插入穴45 »在X方 向驅動板41之左側，形成彈簧板固定部46，在此彈簧板固 定部46，形成螺合夾具6之表面2個，側面2個之螺絲部 47 ° 爲使前述Υ方向驅動板固定部44朝X方向變位，在 前述壓電元件安裝用矩形穴42之左右端部，朝X方向延慨 之切口 48延伸至側端44a附近。又，與切口 48之端部連 通，形成與側端44a平行之切口 49，在X方向驅動板41之 側端44a與切口 49之間，形成彈性變形部50。 其次，說明Y方向驅動手段20及X方向驅動手段40 之作用。壓電元件23、43連接於電源55。首先，說明Y 方向驅動手段20之作用，當使壓電元件23之電壓ON(施 加)時，則壓電元件23延伸。由於壓電元件23之左端部 23a被固定，因此，延伸僅傳至右端部23b。當右端部23b ___7____ ^^張尺度適用中國困家梂準（€阳）六4規格（210><^7公釐) 1 (請先閲讀背面之注f項再填寫本頁) ,裝· 、π -朿' Λ7 B7 五、發明説明（i?) 變位時，則彈性變形部30作彈性變形，X方向驅動板固定 部26朝-Y方向變位。其次，當使壓電元件23之電壓 OFF(OV)時，則壓電元件23恢愎至原來之長度，X方向驅 動板固定部26亦回到原來位置。 由於將X方向驅動板41之Y方向驅動板固定部44固 定於X方向驅動板固定部26，接合臂S經由彈簧板5而安 裝於X方向驅動板41之彈簧板固定部46，如前述，當X 方向驅動板固定部26往Y方向移動時，則接合工具12亦 往Y方向移動。 其次，說明X方向驅動手段40之作用。當使壓電元件 43之電壓ON時，則壓電元件43延伸。由於壓電元件43 之一端部43a被固定，因此，延伸完全傳至他端部43b。當 他端部43b變位時，則彈性變位部50作彈性變形，彈簧板 固定部46朝+X方向變位。其次，當使壓電元件43之電壓 OFF時，則壓電元件43恢復至原來長度，彈簧板固定部46 亦回到原來位置。 _ 經濟部中央梂準局貝工消費合作社印装 (请先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 此處，藉由組合Y方向驅動手段20及X方向驅動手 段40之驅動，可將接合工具往相對於與接合面平行之任意 方向驅動β此Y方向驅動手段20及X方向驅動手段40之 驅時序係如圖5所示之接合時序而進行。 *首先，參考圖5說明除擦淨動作之外之一般習知動作 。藉由線性馬達14之Z軸方向之驅動而使接合工具12下 降，及藉由XY台1之XY軸方向之驅動而平面移動，接合 工具12與第1接合面60接觸，由該第1接合面60更進一 8 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（21〇X297公釐） 經濟部中央橾準局貝工消費合作社印装 A7 B7 五、發明説明（7) 步下降若干接合工具12，並施壓62形成於線13先端之未 圖示之球。又，在線施壓後，超音波角10進行超音波振盪 64，施加超音波振動於接合工具12。依此，將球接合於第 1接合面60。 其次，使接合工具12上昇、往XY方向驅動及下降， 將線13送出，使接合工具與第2接合面61接觸，進行與 第1接合面60之接合同樣之線13之施壓與超音波振盪65 ，將線13接合於第2接合面61。其後，在接合工具12上 升途中，線夾具11關閉，線13自第2接合面61之根元部 切斷。 在本實施形態，前述施壓62、63中，使壓電元件23、 43或對壓電元件23、43之電壓ON、OFF並進行擦淨動作 。此擦淨動作可選擇對工件最適當之時序。例如，如圖5 之⑴所示，可於超音波振盪64、65之前，使壓電元件23、 430Ν、OFF，或如圖5之⑵所示，在超音波振盪64、65中 ，使壓電元件23、430N、OFF ’或如圖5⑶所示’在超音_ 波振盪64、65之前，使壓電元件23、430N，然後在超音 波振盪64、65中，使壓電元件23、430FF。 如此，由於藉由超音波振通64、65與壓電元件23、43 之擦淨動作可同時進行，因此，可自由選擇時序之組合β 依此，可選擇對工件最適當之擦淨動作之時序。又’藉由 使壓電元件230Ν、OFF與壓電元件430Ν、OFF之組合’ 可進行相對於第1接合面60、第2接合面61之任何方向之 擦淨動作。依此，可自由選擇工件最適當之擦淨動作之方 __9____ 本紙張尺度逋用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝. 广Γ.ν 訂 經濟部中央樣準局貝工消費合作社印製 A7 _^ _ 五、發明説明（矿） 向。 又，在上述實施形態，雖將X方向驅動手段40固定於 Y方向驅動手段20上，反之，其亦可將Y方向驅動手段20 固定於X方向驅動手段40上。 圖6表示本發明之另一實施形態。在前述之實施形態 ，其係由Υ方向驅動手段20與X方向驅動手段40之組合 所形成。本實施形態由1個ΧΥ方向驅動手段70所形成。 以下，參考圖1，說明本實施形態。在ΧΥ方向驅動板71 之右側，形成接合頭固定部72，在此接合頭固定部72，形 成夾具4所插入之夾具插入穴73 »在ΧΥ方向驅動板71之 左側，形成彈簧板固定部74，在此彈簧板固定部74，形成 螺合夾具6之表面2個、側面2個之螺絲部75。 .在接合頭固定部72與彈簧板固定部74間之接合頭固 定部72側，設置壓電元件安裝用矩形穴80，在壓電元件安 裝用矩形穴80，固定使伸縮方向朝Υ方向而配設之壓電元 件81之左端部81a。又，使前述彈簧板用頭部74可往Υ方_ 向變位’在壓電元件安裝用矩形穴80之右端部，形成使朝 X方向延伸之切口 82延伸至兩側端71a附近，又，與切口 82近接，形成自兩側端71a而與切口 82平行之切口 83，在 切口 82與83間，形成彈性變形部。 在接合頭固定部72與彈簧板固定部74間之彈簧板固 定部74側，設置壓電元件安裝用矩形穴9〇，在壓電元件安 裝用矩形穴90，固定使伸縮方向朝X方向而配設之壓電元 件91之一端部91a »又，使前述彈簧板固定部74可往X方 _______10 _ 本紙張尺度i4用中HS家轉（CNS ) ( 21GX297公f) ! I.----^----- {請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂

Φ,— ...K 經浐部中夾打卑而只-^消赘合作沿印顰 A7 _________B7_______ 五、發明説明（7) 向變位，在壓電元件安裝用矩形穴90之左右端部，形成使 朝X方向延伸之切口 92延伸至兩側端71a附近，又，形成 與切口 92之端部連通，與側端71a平行，朝Y方向延伸之 切口 93，在側端71a與切口 93間，形成彈性變形部94。 此處，將相當於Y方向驅動手段20之方塊(未圖示)以 夾具3固定於圖1所示之接合頭2，將本實施形態之XY方 向驅動手段70以夾具3固定於前述方塊。其他之構成則與 前述實施形態相同。 其次，說明作用，當使壓電元件81之電壓ON時，則 屋電元件81往Y方向延伸。由於壓電元件81之左端部81a 被固定*因此，延伸完全傳至他端部81b，若他端部變位， 則彈性變形部84弾性變形，而彈簧板固定部往+Y方向變 位。其次，若壓電元件81之電壓OFF，則壓電元件81恢 復原來長度，弾簧板固定部74亦回到原來位置。 若壓電元件91之電壓ON時，則壓電元件91往X方 向延伸。由於懕電元件91之一端部91a被固定，因此，延_ 伸完全傳至他端部91b。若他端部91b變位，則彈性變形部 94彈性變形，弾簧板固定部74往+X方向變位。其次，若 蹏電元件91之電壓OFF，則顧電元件恢復原來長度，彈簧 板固定部74亦回到原來位置◊ 如前所述，當弾簧板固定部74往Y方向移動，則接合 工具12亦往Y方向移動，又，弾簧板固定部74往X方向 移動，則接合工具亦往X方向移動。此處，藉由屋電元件 81與91之驅動組合，可驅動接合工具12往相對於與接合 I--------------,ιτ------1 (請先閲讀背面之注f項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210 X 297公釐） 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 Λ 7 _Β7___ 五、發明说明（ί。） 面平行之任意方向，而可獲得與前述實施形態同樣之效果 0 又，在上述各實施形態，雖將接合臂8經由彈簧板5 而安裝於X方向驅動手段40或ΧΥ方向驅動手段70，其亦 可將接合臂8經由支軸，以搖動自如方式安裝於X方向驅 動手段40或ΧΥ方向驅動手段70。 〔發明效果〕 依本發明，在接合時，由於設置使前述接合工具往接 合平面任意方向分別振動之複數之壓電元件，因此，可減 輕擦淨動作之振動，並進行安定之接合動作，同時，可自 由選擇對工件最適當之擦淨動作之時序及方向。 〔圖面之簡要說明〕 .圖1表示本發明之接合裝置之一實施形態之側面圖。 圖2爲圖1之平面圖。 圖3表示Υ方向驅動手段，（a)爲平面圖，（b)爲側面圖 〇 圖4表示X方向驅動手段，（a)爲平面圖，（b)爲側面圖 〇 圖5爲接合及擦淨動作之時序圖。 圖6表示本發明之ΧΥ方向驅動手段之另一實施形態 ’⑷爲平面圖，（b)爲側面圖。 〔符號說明〕 1 XY台 2 接合頭 _；_____12__ 本紙浪尺度適用中躅國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注$項再填寫本頁)

,1T A7 B7 經濟部中央橾準局負工消費合作社印製 五、發明説明（ίΊ) 8 接合臂 10 超音波角 12 接合工具 13 線 14 線性馬達 20 Y方向驅動手段 21 X方向驅動手段 23 壓電元件 30 彈性變形部 40 X方向驅動手段 41 X方向驅動板 43 壓電元件 50 . 彈性變形部 70 XY方向驅動手段 71 XY方向驅動板 81 壓電元件 84 彈性變形部 91 壓電元件 94 彈性變形部 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）

Claims (1)

1. A8 B8 C8 Dg 經濟部中央楳率局属工消费合作社印装 389971 六、申請專利範困 1 ·一種接合裝置，具有一端安裝接合工具之超音波 角之接合裝置，其特徵係：在接合時，設置使前述接合工 具分別向接合平面之任意方向振動之複數之壓電元件。 2 ·如申請專利範圔第1項所述之接合裝置，其中前 述壓電元件係由使接合工具以與超音波角之軸心平行之Y 方向振動之Y方向用壓電元件；及與前述Y方向垂直之平 面之X方向振動之X方向用壓電元件所形成。 3 ·—種接合裝置，具有一端安裝接合工具之超音波 角之接合裝置，其特徵係具備：具有使接合工具以與超音 波角之軸心平行之Y方向振動之Y方向用壓電元件之Y方 向驅動手段；及具有與前述Y方向垂直之平面之X方向振 動之X方向用壓電元件之X方向驅動手段，在接合時，驅 動前述壓電元件，使前述接合工具向接合平面之XY方向 振動》 4 · 一種接合裝置，具有一端安裝接合工具之超音波 角之接合裝置，其特徴係具備：具有使接合工具以與超音_ 波角之軸心平行之Y方向振動之Y方向用壓電元件；及與 前述Y方向垂直之平面之X方向振動之X方向用壓電元件 之XY方向驅動手段，在接合時，驅動前述壓電元件，使 前述接合工具向接合平面之XY方向振動。 1 .(-3 (請先《讀背面之注f項再填寫本«)

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