TW464933B - Bondhead for a wire bonder - Google Patents

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4 6 403 3 五、發明說明（I ) (請先閱讀背面之注意事項3寫本頁> _使用配線接合機之目的是爲了在半導體晶片及基板之間 製造配線連接之用。現在，在市面上可獲得之大多配線接合 機均藉接合頭在兩正交方向所安排的驅動裝置之助而使接 合頭在水平的xy平面內移動。此種驅動系統之實例則在 英國專利說明書編號EP3 1 7787中揭示。此種驅動系統亦 使用藉充有真空之空氣軸承》此種著名的配線接合機之最 大缺點是：當移動接合頭至一新位置時，相當大的質量必須 被加速。此種狀況則需要強而有力的驅動系統及結實的軸 承。另一缺點是：視接合頭之位置而定^在使接合頭加速時， 則產生相當大的扭矩以供各接合頭軸承之需。此種情況則 限制最大可能的加速値並因而限制配線接合機之生產率。 從美國專利說明書編號US53 30089中揭示，其接合頭之運 動是與一極驅動系統（Polar drive system)發生。在此種驅 動系統中相當大的質量亦必須被加速。在轉動期間受到馬 達之驅動而待加速之載荷亦視對線性軸線的載荷位置而定， 一方面，該位置阻礙接合頭運動之控制，而另一方面，該位置 亦限制最大可能的加速値。 本發明之目的是能開發出一種新型之配線接合機，其接合 頭則能耐受相當高的加速。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 .根據本發明之配線接合機包括一接合頭，該接合頭包含一 滑塊，可在一垂直軸線上旋轉之一旋轉樑及安裝在該旋轉樑 上之一搖臂。滑塊可在一預定的水平方向內前後移動並使 旋轉樑與滑塊移動。滑塊可藉充有真空的空氣軸承之助而 支承在水平方向內之一滑板上。旋轉樑最好亦藉充有真空 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 464933 A7 B7 五、發明說明（> ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 的另一空氣軸承之助而支承在滑板上。在滑板上所安排之 —驅動裝置可使旋轉臂產生一預定之旋轉運動。 本發明將參照附圖並以實例方式詳述於後，其中： 第1圖爲配線接合機之立體圖。 第2圖爲座標圖，及 第3圖爲另一配線接合機之立體圖。 第1圖顯示供製造與安排在水平方向內一滑板1的配線 連接用之配線接合機及在滑板1上滑動之一接合頭2,接合 頭2包含一滑塊3,一旋轉樑4及一搖臂5。在搖臂5上面 裝一喇叭6,超音波則可應用在該喇叭上，在喇叭之觸頭上則 固免可引導配線之一毛細管7。滑塊3藉充有真空的第一 空氣軸承之助而在滑板1上運行並沿一被固定安排之軸承 元·件8運行，該元件則藉充有真空之第二空氣軸承之助而被 安排在平行於被指定爲y向的一方向。以真空充入兩空氣 軸承之效果是使滑塊3不僅能在各軸承上運行而且亦以一 預定之力被推而緊靠著滑板I或軸承元件8上。滑塊3之 運動僅限於在y方向內而實際上爲無摩擦之運動。 滑塊3使旋轉樑4在y方向內前後移動，旋轉樑4可在一 垂直軸線9上旋轉，而該垂直軸線則與滑塊3在y方向內移 動，旋轉樑刖支承在滑塊3上，因此，軸承最好設計爲一種空 氣軸承：主要原因是由於氣墊自可動地平穩不可避免的局部 偏差，其偏差來自空氣軸承所界限面積之理想形狀。軸線9 的位置相對於滑塊3則是非常穩定。旋轉樑4可在相對於 y方向約爲±15度之角度0來旋轉。 旋轉樑4最好藉充有真空之第三軸承之助而直接支承在滑 -4- 請 先 閱 讀 背 £ 之 注 意 事 項 寫 本 頁 裝 訂 線 本紙張尺度適用中囤囤家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 464933 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（4 ) 板1上，使得滑塊3僅受旋轉樑4在y方向內之引導，而非 受旋轉樑4的垂直軸承之引導，因此，滑塊3.之任何垂直振 盪均不會傳送至毛細管7上。 在一水平軸線上旋轉之搖臂5則安裝在旋轉樑4上。滑 塊3及旋轉樑4則能使毛細管7之運動於在水平面內之一 預定面積內。搖臂5則能使毛細管7之運動是在垂直方向 內。 由一被固定安排之定子10及一可移動之線圈11所組成 的一線型馬達12做爲滑塊3之驅動裝置。旋轉樑4藉第 二線型馬達1 3之助圍繞著垂直軸線9而旋轉。線型馬達 之定子1 4則被固定在滑塊3上，而其線圈1 5則被固定在旋 轉樑4上=因爲線型馬達13被固定在與其移動之滑塊3 上，則線圈1 5可容易安排在有關垂直軸線9中毛線管7之 相反位置上，使得旋轉樑4在有關垂直軸線9內藉所承載 各元件之助而獲得平穩。較有利者，所選擇從線圈1 5至垂 直.軸線間之距離以及對應定子1 4之安排方式使得旋轉樑4 及所承載各元件之重心應在垂直軸線9上或盡可能接近該 垂直軸線9。在旋轉樑4之轉動期間因而在軸承上之載荷 可保持在低點。 有關旋轉樑4在滑塊3內之水平軸承，則安排在滑塊3之 頂萍及底部上之兩個空氣軸承在垂直方向內被分離。僅使 用一個空氣軸承以及使用藉由一預定距離而被分離之兩個 軸-承有助於相對於滑塊3的垂直軸線的位置之穩定性。爲 了形成兩個在空間內被分離之空氣軸承，旋轉樑4具兩個筒 形物16及17並分別與滑塊3在鑽孔18及19內相接合。 震.— (請先閱讀背.面之注意事項寫本頁) I. -線. .J*. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ϊ64933 A7 B7 五、發明說明（4 ) 兩個筒形物16及17代表兩排鑽孔，通過各鑽孔空氣被供應 至各筒形物16及17內部而在鑽孔18或19之邊緣上向外 流出並保證旋轉樑4在滑塊3上實際上爲無磨擦及免除支 承之作用。 用作旋轉樑4之垂直軸承並充有真空之第三空氣軸承最 好直接集合在下筒狀物17內。供充真空用之有效面積及_ 因而在旋轉樑4上圓筒物17在垂直方向內的最大可能拉 力之增加爲下筒形物17的直徑之平方。因此，旋轉樑4之 剛度可能受到所選擇該直徑之影響。若有需要時，旋轉樑4 之剛度亦可增加，其方式是在旋轉樑4上面安排第二滑板並 平行於滑板1，因而，旋轉樑4則在各滑板之間支承在各空氣 軸承上。 接合面積之圖像則投影固定在滑塊3之一照相機上（未繪 出）並經由固定在旋轉樑4上之兩個偏轉鏡而定位在垂直軸 線9上。在偏轉鏡20中一個偏轉鏡被安排在鹰叭6之頂 部上面，而另一偏轉鏡（在圖中不可見）則定心吞有關垂直軸 線9上。旋轉樑4及安排在旋轉樑4上之所有之件，諸如搖 臂5,線圏15,照相機，鏡子f照明元件等均在其合成效果中被 安排及組織，使得旋轉樑4之質量重心靠近垂直軸線9。 充有真空的空氣軸承之有關組織詳情可參考歐洲專利說 明書編號EP3〗 778：^ 根據本發明之配線接合機有以下各優點： -更緊湊的結構。 -藉線型馬達1 2使滑塊3上加速則在軸承元件上之載荷 »6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 請 先 閱 讀 背 £ 之 注 項 S( 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 464933 A7 B7 五、發明說明（r ) 與在歐洲專利說明書編號EP3 1 7787中所揭示配線接 合機在軸承上之載荷相比較，則本發明之載荷非常低， 因爲驅動力是完全或至少大部分朝向或遠離接合頭2 之重心，使軸承元件負載並未產生扭矩，或者，在比較之 下扭矩相當小。 -由於待加速之質量相當小，則在垂直軸線9周圍旋轉樑 4之旋轉運動可產生極高的加速。根據本發明之實施 例，線型馬達1 3必須產生能驅動旋轉樑4之力，該力則 '小於驅動滑塊3的線型馬達12之力約爲因數10並相 對應地較小及較成本低廉"供應線型馬達13之能源亦 因而較簡單》總之，接合頭2在水平平面內之相當高的 加速比較習知技術更爲可能達成。 -結果，降低在軸承上之載荷顯然可使接合頭2之振盪傾 向減少並更快速地使任何可能的振盪消退，接合過程因 而比較迅速。 ，無重量的空氣軸承本身則促成待加速質量之減少。 -在滑板1上旋轉樑4之直接支承所提供之優點在於滑 塊3之任何垂直振盪均不致於傳遞至接合頭2上。 毛細管之位置顯示係由垂直軸線9之指定y座標所決定， 該座標則在y方向內與滑塊3及旋轉樑4之角度0—起移 動，角度0則被指定關於y方向內旋轉樑4之轉動位置。如 在第2圖中所示，將以笛卡爾座標所示毛細管之位置換算爲 座標（y，0的毛細管之位置，可參照公式： q]=y + R*cos 0， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21CU 297公釐） 先 閱 讀 背 之 注 項 再/ S St ί裝 本. 頁 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ^84933 A7 B7 五、舞明說明（> ) q2 = R*sin Θ 藉此，變數R代表從毛細管之頂部至垂直軸線9之距離。 兩位置測量系統可預先確定座標（y，0 )，其中在一般習知 之方式中，每一個座標均包含一金屬尺（Matal Rule)及一對 應的讀數頭（Reading head)。洪測定角度0用之金屬尺則黏 著在和筒形物16同中心的之一面積上。當移動至另一位 置時，實際位置可考慮調整經由線型馬達12及13而流入之 電流。 除了滑板1及軸承元件8之外，一種傳統的軸承可預先引 導在y方向內之滑塊3,例如，可在y方向內移動之平台。旋 轉樑4亦可能藉滾珠軸承或固接（Solid joint)之助而支承在 滑塊3上。 第3圖爲配線接合機之另一實施例，其中旋轉樑4之旋轉 運動用之驅動裝置則被固定安排。一線型馬達21可供驅 動之用，其定子則被固定安裝，而線圏則被固定在旋轉樑4 上。 符號之說明 1 滑板 2 接合頭 3 滑塊 4 旋轉樑 5 搖臂 6 喇叭 7 毛細管 . 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐〉 ---------- 裝-!1訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再來寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 464933 A7 _B7 五、發明說明（7 ) 8 軸承元件 9 垂直軸線 10 定子 11 線圏 12 線型馬達 13 線型馬達 14 定子 15 線圈 16 筒形物 17 筒形物 18 鑽孔 19 鑽孔 20 鏡 ------- 裝 i 1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂· -線. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 64933 g D8 六、申請專利範圍 1. —種配線接合機用接合頭包含： -滑塊（3)， 一軸承元件（8),其係被固定安排，且沿一預定水平方向 引導塊（3)之用，使得滑塊（3)僅能在該水平方向內前後移 動， -一旋轉樑（4)，其係藉由滑塊（3)而被移動，且可在一垂直 _線上旋轉。 2. 如申請專利範圍第1項之配線接合機用接合頭，其中滑塊 (3)則藉充有真空的一空氣軸承之助而支承在被水平地安 菅之一滑板（1)上。 3 .如申請專利範圍第2項之配線接合機用接合頭，其中旋轉 樑（4)則藉另一充有真空的空氣軸承之助而支承在被水平 地安置之一滑板（1)上。 4. 印申請專利範圍第1項之配線接合機用接合頭，其中兩個 以一定距離而被隔離之軸承則預定爲承載在滑塊（3)上旋 轉樑（4)。 5. 如申請專利範圍第2項之配線接合機用接合頭，其中兩個 以一定距離而被隔離之軸承則預定爲承載在滑塊（3)上旋 轉樑（4)。 6. 如申請專利範圍第3項之配線接合機用接合頭，其中兩個 以一定距離而被隔離之軸承預定爲在承載滑塊（3)上旋轉 •樑（4)。 7. 如申請專利範圍第1項之配線接合機用接合頭，其中在滑 塊（3)上所被安排之一驅動裝置預定爲旋轉樑（4)的旋轉 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） I-----------裝--------訂---------線·、 (諳先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 AS Λ B8 4 6 4 9 3 3__g 六、申請專利範圍 運動之用。 8 .如申請專利範圍第2項之配線接合機用接合頭，其中在滑 塊（3)上所被安排之一驅動裝置預定爲旋轉樑（4)的旋轉 運動之用。 9. 如申請專利範圍第3項之配線接合機用接合頭，其中在滑 塊（3)上所被安排之一驅動裝置預定爲旋轉樑（4)的旋轉 運動之用。 10. 如申請專利範圍第4項之配線接合機用接合頭，其中在 滑塊（3)上所被安排之一驅動裝置預定爲旋轉樑（4)的旋 轉運動之用。 11. 如申請專利範圍第5項之配線接合機用接合頭，其中在 滑塊（3)上所被安排之一驅動裝置預定爲旋轉樑（4)的旋 轉運動之用。 12. 如申請專利範圍第6項之配線接合機用接合頭，其中在 滑塊（3)上所被安排之一驅動裝置預定爲旋轉樑（4)的旋 轉運動之用。 13. 如申請專利範圍第1項之配線接合機用接合頭，其中旋 轉樑（4)支承在滑塊（3)上並具有在垂直軸線（9)上供旋轉 用之空氣。 14. 如申請專利範圍第2項之配線接合機用接合頭，其中旋 轉樑（4)支承在滑塊（3)上並具有在垂直軸線（9)上供旋轉 用之空氣。 15. 如申請專利範圍第3項之配線接合機用接合頭，其中旋 ' 轉樑（4)支承在滑塊（3)上並具有在垂直軸線（9)上供旋轉 -11- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） — — — — — — — — — —^ /^ίιιιιι^ρ — — — — — — ! ^ I .«V · ,'-(請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁> 464933 b Vo D8 __ 六、申請專利範圍 用之空氣。 <請先朋讀背面之注意事項再填寫本頁) 16. 如申請專利範圍第4項之配線接合機用接合頭，其中旋 轉樑（4)支承在滑塊（3)上並具有在垂直軸線（9)上供旋轉 用之空氣。 17. 如申請專利範圍第5項之配線接合機用接合頭，其中旋 轉樑（4)支承在滑塊（3)上並具有在垂直軸線（9)上供旋轉 用之空氣。 18. 如申請專利範圍第1項之配線接合機用接合頭，其中可 在一水平軸線上旋轉之一搖臂（5)被預定在旋轉樑（4) 上。 19. 如申請專利範圍第2項之配線接合機用接合頭，其中可 在一水平軸線上旋轉之一搖臂（5)被預定在旋轉樑（4) 上。 20·如申請專利範圍第3項之配線接合機用接合頭，其中可 在一水平軸線上旋轉之一搖臂（5)被預定在旋轉樑（4) 上。 2 1 ·如申請專利範圍第7項之配線接合機用接合頭，其中可 在一水平軸線上旋轉之一搖臂（5)被預定在旋轉樑（4) 上。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 22.如申請專利範圍第1至21項中任一項之配線接合機用 接合頭，其中可在一水平軸線上旋轉之一搖臂（5)被預定 在旋轉樑（4)上。 23 ·如申請專利範圍第1至2 1項中任一項之配線接合機用 接合頭，其中可在一水平軸線上旋轉之一搖臂（5)被預定 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準<CNS)A4規格（21〇 x 297公釐） 六、申請專利範圍 在旋轉樑（4)上，且其中在搖臂（5)上則固定一喇叭（6)，超音波 可應用在該喇叭上，在喇叭之頂部則固定—毛細管（7)，該 毛細管可引導配線。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) tlf _ -— I訂---------線 ,· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 3 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公釐）