JP3575372B2 - ワイヤボンディング装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワイヤをボンディング対象物にボンディングするワイヤボンディング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子を基板の回路電極と電気的に接続する方法としてワイヤボンディングが広く用いられている。このワイヤボンディングでは、半導体素子の外部接続用電極に金線などのワイヤの一端部をキャピラリツールによってボンディングし、この一端部がボンディングされた状態のワイヤをキャピラリツールを移動させることにより引き回して基板の回路電極上のボンディング点にボンディングする。
【０００３】
このボンディング動作においては、各ボンディング点毎にワイヤをボンディング部位に押圧するためキャピラリツールは高頻度で上下動を繰り返す。この上下動は一般にキャピラリツールを保持した棒状のホーン部材を水平方向の揺動軸周りに揺動させることにより行われる。このため、ホーン部材は揺動自在に支持されており、従来よりこのホーン部材を軸支する構造として一般の回転軸受けが用いられていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらボンディング動作においてはキャピラリはわずかな高さ範囲を上下動するのみであるため、ホーン部材を軸支する揺動軸の回転角度はきわめて小さい。このためホーン部材を軸支する回転軸受けは通常の回転を行うことなく常に微小角度のみ回転する。この結果、回転軸受け中のボールなどの転動部は常に同一点のみが接触状態にあり、この接触面には転動によって他の部分からの潤滑剤の供給が行われないことから常に潤滑不十分となる。この結果、フレッチングにより回転軸受けがきわめて短い期間で使用不能となり、軸受け交換などの保守作業を高頻度で行わなければならないという問題点があった。
【０００５】
そこで本発明は、ホーン部材を軸支する揺動軸の回転軸受けを廃止し、保守作業の頻度を低減させることができるワイヤボンディング装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のワイヤボンディング装置は、ワイヤをボンディング対象面にボンディングするワイヤボンディング装置であって、ワイヤが挿通するキャピラリツールを保持するホーンと、このホーンが結合された基部と、この基部を両側から水平方向の揺動軸廻りに揺動自在に支持する軸支持部と、前記ホーンを前記揺動軸廻りに揺動させる揺動駆動部とを備え、前記軸支持部は前記揺動軸を中心に放射状に配置された複数枚の板バネ部材を有し、前記板バネ部材の中間部に外側から内側に向かって切り欠き部が設けられている。
【０００８】
本発明によれば、ホーンが結合されたブロックを両側から水平な揺動軸周りに揺動自在に保持する軸支持部を揺動軸を中心に放射状に配置された複数枚の板バネ部材で構成することにより、回転軸受けを使用せずにホーンを揺動自在に支持することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態のワイヤボンディング装置の斜視図、図２は本発明の一実施の形態のワイヤボンディング装置のホーン駆動機構の部分断面図、図３は本発明の一実施の形態のワイヤボンディング装置のホーンの斜視図、図４は本発明の一実施の形態のワイヤボンディング装置のホーン支持部の分解斜視図である。
【００１０】
まず、図１を参照してワイヤボンディング装置の全体構造を説明する。基台１の上面には、基板２が載置されている。基板２には、ワイヤボンディング対象のチップ３が搭載されている。チップ３の周辺にはワイヤボンディング点である回路電極５が多数形成されており、ワイヤボンディングにおいては、チップ３の外部接続用電極と回路電極５とをワイヤによって接続する。
【００１１】
基板２上には押さえ板６が配設されている。押さえ板６はシリンダ７のロッド７ａに連結されており、ロッド７ａが引き込むと基板２は押さえ板６で押さえつけられて固定される。基台１の側方には可動テーブル１０が設置されており、可動テーブル１０上には駆動ボックス１１が設けられている。駆動ボックス１１からはホーン１２が前方へ延出しており、ホーン１２の先端部にはキャピラリツール１３が保持されている。
【００１２】
キャピラリツール１３には、ワイヤボンディングに用いられるワイヤ１５が挿通する。ワイヤ１５はスプール１４に卷回された状態で供給され、スプール１４から繰り出されたワイヤ１５はテンション付与部１７、カットクランパ１６を経てキャピラリツール１３に挿通する。カットクランパ１６は開閉動作を行うことによりワイヤ１５をクランプして固定する。キャピラリツール１３の下端部に近接して、トーチ１９が配設されている。トーチ１９は、キャピラリツール１３の下端部から突出したワイヤ１５との間でスパークを発生させることにより、ワイヤ１５の下端部に金属のボールを形成する。
【００１３】
Ｘ方向モータ１０ＸとＹ方向モータ１０Ｙが駆動して可動テーブル１０が作動すると、可動テーブル１０上の駆動ボックス１１、ホーン１２、キャピラリツール１３などはＸ方向やＹ方向へ水平移動する。また、キャピラリツール１３は駆動ボックス１１内に収納され図示しないホーン駆動機構に駆動されＺ方向の上下動を行う。
【００１４】
次に図２、図３、図４を参照して、駆動ボックス１１内に収納されホーン１２を上下方向に揺動させるホーン駆動機構について説明する。図２において、駆動ボックス１１の側面には固定軸受け２３がボルト３１によって固着されている。固定軸受け２３には、円板状の揺動支持部材２４が嵌合している。揺動支持部材２４は、セットボルト３２によって固定軸受け２３に固定されている。
【００１５】
揺動支持部材２４の中心線は、図４に示すようにホーン１２が結合された基部２０を揺動回転させる揺動軸ＣＬと一致している。そして基部２０は以下に説明する弾性軸構造を介して揺動支持部材２４によって水平方向の揺動軸ＣＬ廻りに揺動自在に支持されている。
【００１６】
図３に示すように、キャピラリツール１３が装着されたホーン１２は基部２０に支持されており、基部２０にはボイスコイル２１が装着されている。図２に示す駆動ボックス１１の底面に配設されたステータ２２はボイスコイル２１内部に挿通しており、ボイスコイル２１とステータ２２より構成されるボイスコイルモータを駆動することにより、基部２０は揺動軸ＣＬ廻りに揺動回転を行う。これにより、ホーン１２の先端部のキャピラリツール１３は上下動を行う。ボイスコイル２１とステータ２２は、ホーン１２を揺動軸廻りに揺動させる揺動駆動部となっている。
【００１７】
次にこの基部２０の揺動回転を支持する弾性軸構造について説明する。図４に示すように、基部２０の側面には、揺動軸ＣＬを中心とした軸対称位置に三角形状の突起部２０ａ，２０ｂが固着されている。また揺動支持部材２４の側面にも同様形状の突起部２４ａ，２４ｂが形成されている。
【００１８】
基部２０と揺動支持部材２４は、揺動軸ＣＬを中心として放射状に配置された４枚の板バネ部材２５によって結合されている。板バネ部材２５は、図４に示すように略矩形状の板バネの中間部に外側から内側に向って切り欠き部２５ａを設けた形状となっている。
【００１９】
板バネ部材２５の基部２０側の端部は、図２（ｂ）のＡ−Ａ断面に示すように、突起部２０ａ，２０ｂと固定部材２７Ａ，２７Ｂとの間に挟み込まれている。板バネ部材２５が挟み込まれた状態で、ボルト３０によって固定部材２７Ａ，２７Ｂを締め付けることにより、板バネ部材２５は基部２０と結合される。板バネ部材２５の揺動支持部材２４側の端部も同様に、突起部２４ａ，２４ｂと固定部材２８Ａ，２８Ｂとの間に板バネ部材２５を挟み込み、ボルト３０によって締め付けることにより、板バネ部材２５は揺動支持部材２４と結合される。
【００２０】
これにより、基部２０は揺動支持部材２４に４枚の板バネ部材２５を介して結合される。板バネ部材２５は板面と垂直方向の荷重に対して撓みを生じやすく、揺動軸ＣＬ廻りのねじりモーメントに対して容易にねじり変形を生じる。したがって、揺動支持部材２４により揺動軸ＣＬの位置を固定した状態において、基部２０に揺動軸ＣＬ廻りに揺動駆動力を作用させることにより、基部２０は揺動軸ＣＬ廻りに揺動する。すなわち、固定軸受け２３、揺動支持部材２４および４枚の板バネ部材２５は基部２０を両側から揺動自在に支持する軸支持部となっている。
【００２１】
この弾性軸構造において、図２（ｃ）のＢ−Ｂ断面図に示すように、弾性軸の中間部の断面は各板バネ部材２５に設けられた切り欠き部２５ａの存在により、断面積が他の断面と比較して極めて小さくなっている。このため、４枚の板バネを組み合わせた弾性軸構造は捻り剛性が小さく、基部２０が揺動支持部材２４に対して回転揺動を行う際の駆動負荷が軽減される。
【００２２】
また本実施の形態の弾性軸構造では、４枚の板バネを放射状に配置した構成であることから、小さい断面積で大きな曲げ剛性を得る断面形状となっている。この弾性軸構造を左右２つの揺動支持部材２４の間をスパンとする梁としてみた場合、梁全体のたわみ量は梁の長手方向の曲げ剛性の分布によって決定されるが、上述のようにこの弾性軸構造は曲げ剛性が大きいことから、たわみ量を極小に抑えてホーン１２の先端のキャピラリツール１３に生じる位置ずれを極力小さくすることができるようになっている。
【００２３】
このように、本実施の形態に示す構成の軸支持部によってホーン１２を支持することにより、揺動軸の撓みを抑えてボンディング位置精度を維持すると共に、キャピラリツール１３を上下動させるための揺動駆動負荷の低減を可能とするものとなっている。また本構成によれば、従来用いられていた回転軸受けを使用しないので、従来必要とされた回転軸受けの交換や給脂などの保守作業を不要にすることができる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、ホーンが結合された基部を両側から水平方向の揺動軸廻りに揺動自在に支持する軸支持部を揺動軸を中心に放射状に配置された複数枚の板バネ部材で構成するようにしたので、回転軸受けを使用せずにホーンを揺動自在に支持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態のワイヤボンディング装置の斜視図
【図２】本発明の一実施の形態のワイヤボンディング装置のホーン駆動機構の部分断面図
【図３】本発明の一実施の形態のワイヤボンディング装置のホーンの斜視図
【図４】本発明の一実施の形態のワイヤボンディング装置のホーン支持部の分解斜視図
【符号の説明】
２ 基板
３ チップ
１２ ホーン
１３ キャピラリツール
２０ 基部
２１ ボイスコイル
２２ ステータ
２３ 固定軸受け
２４ 揺動支持部材
２５ 板バネ部材
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワイヤをボンディング対象物にボンディングするワイヤボンディング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子を基板の回路電極と電気的に接続する方法としてワイヤボンディングが広く用いられている。このワイヤボンディングでは、半導体素子の外部接続用電極に金線などのワイヤの一端部をキャピラリツールによってボンディングし、この一端部がボンディングされた状態のワイヤをキャピラリツールを移動させることにより引き回して基板の回路電極上のボンディング点にボンディングする。
【０００３】
このボンディング動作においては、各ボンディング点毎にワイヤをボンディング部位に押圧するためキャピラリツールは高頻度で上下動を繰り返す。この上下動は一般にキャピラリツールを保持した棒状のホーン部材を水平方向の揺動軸周りに揺動させることにより行われる。このため、ホーン部材は揺動自在に支持されており、従来よりこのホーン部材を軸支する構造として一般の回転軸受けが用いられていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらボンディング動作においてはキャピラリはわずかな高さ範囲を上下動するのみであるため、ホーン部材を軸支する揺動軸の回転角度はきわめて小さい。このためホーン部材を軸支する回転軸受けは通常の回転を行うことなく常に微小角度のみ回転する。この結果、回転軸受け中のボールなどの転動部は常に同一点のみが接触状態にあり、この接触面には転動によって他の部分からの潤滑剤の供給が行われないことから常に潤滑不十分となる。この結果、フレッチングにより回転軸受けがきわめて短い期間で使用不能となり、軸受け交換などの保守作業を高頻度で行わなければならないという問題点があった。
【０００５】
そこで本発明は、ホーン部材を軸支する揺動軸の回転軸受けを廃止し、保守作業の頻度を低減させることができるワイヤボンディング装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のワイヤボンディング装置は、ワイヤをボンディング対象面にボンディングするワイヤボンディング装置であって、ワイヤが挿通するキャピラリツールを保持するホーンと、このホーンが結合された基部と、この基部を両側から水平方向の揺動軸廻りに揺動自在に支持する軸支持部と、前記ホーンを前記揺動軸廻りに揺動させる揺動駆動部とを備え、前記軸支持部は前記揺動軸を中心に放射状に配置された複数枚の板バネ部材を有し、前記板バネ部材の中間部に外側から内側に向かって切り欠き部が設けられている。
【０００８】
本発明によれば、ホーンが結合されたブロックを両側から水平な揺動軸周りに揺動自在に保持する軸支持部を揺動軸を中心に放射状に配置された複数枚の板バネ部材で構成することにより、回転軸受けを使用せずにホーンを揺動自在に支持することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態のワイヤボンディング装置の斜視図、図２は本発明の一実施の形態のワイヤボンディング装置のホーン駆動機構の部分断面図、図３は本発明の一実施の形態のワイヤボンディング装置のホーンの斜視図、図４は本発明の一実施の形態のワイヤボンディング装置のホーン支持部の分解斜視図である。
【００１０】
まず、図１を参照してワイヤボンディング装置の全体構造を説明する。基台１の上面には、基板２が載置されている。基板２には、ワイヤボンディング対象のチップ３が搭載されている。チップ３の周辺にはワイヤボンディング点である回路電極５が多数形成されており、ワイヤボンディングにおいては、チップ３の外部接続用電極と回路電極５とをワイヤによって接続する。
【００１１】
基板２上には押さえ板６が配設されている。押さえ板６はシリンダ７のロッド７ａに連結されており、ロッド７ａが引き込むと基板２は押さえ板６で押さえつけられて固定される。基台１の側方には可動テーブル１０が設置されており、可動テーブル１０上には駆動ボックス１１が設けられている。駆動ボックス１１からはホーン１２が前方へ延出しており、ホーン１２の先端部にはキャピラリツール１３が保持されている。
【００１２】
キャピラリツール１３には、ワイヤボンディングに用いられるワイヤ１５が挿通する。ワイヤ１５はスプール１４に卷回された状態で供給され、スプール１４から繰り出されたワイヤ１５はテンション付与部１７、カットクランパ１６を経てキャピラリツール１３に挿通する。カットクランパ１６は開閉動作を行うことによりワイヤ１５をクランプして固定する。キャピラリツール１３の下端部に近接して、トーチ１９が配設されている。トーチ１９は、キャピラリツール１３の下端部から突出したワイヤ１５との間でスパークを発生させることにより、ワイヤ１５の下端部に金属のボールを形成する。
【００１３】
Ｘ方向モータ１０ＸとＹ方向モータ１０Ｙが駆動して可動テーブル１０が作動すると、可動テーブル１０上の駆動ボックス１１、ホーン１２、キャピラリツール１３などはＸ方向やＹ方向へ水平移動する。また、キャピラリツール１３は駆動ボックス１１内に収納され図示しないホーン駆動機構に駆動されＺ方向の上下動を行う。
【００１４】
次に図２、図３、図４を参照して、駆動ボックス１１内に収納されホーン１２を上下方向に揺動させるホーン駆動機構について説明する。図２において、駆動ボックス１１の側面には固定軸受け２３がボルト３１によって固着されている。固定軸受け２３には、円板状の揺動支持部材２４が嵌合している。揺動支持部材２４は、セットボルト３２によって固定軸受け２３に固定されている。
【００１５】
揺動支持部材２４の中心線は、図４に示すようにホーン１２が結合された基部２０を揺動回転させる揺動軸ＣＬと一致している。そして基部２０は以下に説明する弾性軸構造を介して揺動支持部材２４によって水平方向の揺動軸ＣＬ廻りに揺動自在に支持されている。
【００１６】
図３に示すように、キャピラリツール１３が装着されたホーン１２は基部２０に支持されており、基部２０にはボイスコイル２１が装着されている。図２に示す駆動ボックス１１の底面に配設されたステータ２２はボイスコイル２１内部に挿通しており、ボイスコイル２１とステータ２２より構成されるボイスコイルモータを駆動することにより、基部２０は揺動軸ＣＬ廻りに揺動回転を行う。これにより、ホーン１２の先端部のキャピラリツール１３は上下動を行う。ボイスコイル２１とステータ２２は、ホーン１２を揺動軸廻りに揺動させる揺動駆動部となっている。
【００１７】
次にこの基部２０の揺動回転を支持する弾性軸構造について説明する。図４に示すように、基部２０の側面には、揺動軸ＣＬを中心とした軸対称位置に三角形状の突起部２０ａ，２０ｂが固着されている。また揺動支持部材２４の側面にも同様形状の突起部２４ａ，２４ｂが形成されている。
【００１８】
基部２０と揺動支持部材２４は、揺動軸ＣＬを中心として放射状に配置された４枚の板バネ部材２５によって結合されている。板バネ部材２５は、図４に示すように略矩形状の板バネの中間部に外側から内側に向って切り欠き部２５ａを設けた形状となっている。
【００１９】
板バネ部材２５の基部２０側の端部は、図２（ｂ）のＡ−Ａ断面に示すように、突起部２０ａ，２０ｂと固定部材２７Ａ，２７Ｂとの間に挟み込まれている。板バネ部材２５が挟み込まれた状態で、ボルト３０によって固定部材２７Ａ，２７Ｂを締め付けることにより、板バネ部材２５は基部２０と結合される。板バネ部材２５の揺動支持部材２４側の端部も同様に、突起部２４ａ，２４ｂと固定部材２８Ａ，２８Ｂとの間に板バネ部材２５を挟み込み、ボルト３０によって締め付けることにより、板バネ部材２５は揺動支持部材２４と結合される。
【００２０】
これにより、基部２０は揺動支持部材２４に４枚の板バネ部材２５を介して結合される。板バネ部材２５は板面と垂直方向の荷重に対して撓みを生じやすく、揺動軸ＣＬ廻りのねじりモーメントに対して容易にねじり変形を生じる。したがって、揺動支持部材２４により揺動軸ＣＬの位置を固定した状態において、基部２０に揺動軸ＣＬ廻りに揺動駆動力を作用させることにより、基部２０は揺動軸ＣＬ廻りに揺動する。すなわち、固定軸受け２３、揺動支持部材２４および４枚の板バネ部材２５は基部２０を両側から揺動自在に支持する軸支持部となっている。
【００２１】
この弾性軸構造において、図２（ｃ）のＢ−Ｂ断面図に示すように、弾性軸の中間部の断面は各板バネ部材２５に設けられた切り欠き部２５ａの存在により、断面積が他の断面と比較して極めて小さくなっている。このため、４枚の板バネを組み合わせた弾性軸構造は捻り剛性が小さく、基部２０が揺動支持部材２４に対して回転揺動を行う際の駆動負荷が軽減される。
【００２２】
また本実施の形態の弾性軸構造では、４枚の板バネを放射状に配置した構成であることから、小さい断面積で大きな曲げ剛性を得る断面形状となっている。この弾性軸構造を左右２つの揺動支持部材２４の間をスパンとする梁としてみた場合、梁全体のたわみ量は梁の長手方向の曲げ剛性の分布によって決定されるが、上述のようにこの弾性軸構造は曲げ剛性が大きいことから、たわみ量を極小に抑えてホーン１２の先端のキャピラリツール１３に生じる位置ずれを極力小さくすることができるようになっている。
【００２３】
このように、本実施の形態に示す構成の軸支持部によってホーン１２を支持することにより、揺動軸の撓みを抑えてボンディング位置精度を維持すると共に、キャピラリツール１３を上下動させるための揺動駆動負荷の低減を可能とするものとなっている。また本構成によれば、従来用いられていた回転軸受けを使用しないので、従来必要とされた回転軸受けの交換や給脂などの保守作業を不要にすることができる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、ホーンが結合された基部を両側から水平方向の揺動軸廻りに揺動自在に支持する軸支持部を揺動軸を中心に放射状に配置された複数枚の板バネ部材で構成するようにしたので、回転軸受けを使用せずにホーンを揺動自在に支持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態のワイヤボンディング装置の斜視図
【図２】本発明の一実施の形態のワイヤボンディング装置のホーン駆動機構の部分断面図
【図３】本発明の一実施の形態のワイヤボンディング装置のホーンの斜視図
【図４】本発明の一実施の形態のワイヤボンディング装置のホーン支持部の分解斜視図
【符号の説明】
２ 基板
３ チップ
１２ ホーン
１３ キャピラリツール
２０ 基部
２１ ボイスコイル
２２ ステータ
２３ 固定軸受け
２４ 揺動支持部材
２５ 板バネ部材
Claims (1)
- ワイヤをボンディング対象面にボンディングするワイヤボンディング装置であって、ワイヤが挿通するキャピラリツールを保持するホーンと、このホーンが結合された基部と、この基部を両側から水平方向の揺動軸廻りに揺動自在に支持する軸支持部と、前記ホーンを前記揺動軸廻りに揺動させる揺動駆動部とを備え、前記軸支持部は前記揺動軸を中心に放射状に配置された複数枚の板バネ部材を有し、前記板バネ部材の中間部に外側から内側に向かって切り欠き部が設けられていることを特徴とするワイヤボンディング装置。
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|---|---|---|---|
| JP2000025031A JP3575372B2 (ja) | 2000-02-02 | 2000-02-02 | ワイヤボンディング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000025031A JP3575372B2 (ja) | 2000-02-02 | 2000-02-02 | ワイヤボンディング装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001217276A JP2001217276A (ja) | 2001-08-10 |
| JP3575372B2 true JP3575372B2 (ja) | 2004-10-13 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000025031A Expired - Fee Related JP3575372B2 (ja) | 2000-02-02 | 2000-02-02 | ワイヤボンディング装置 |
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|---|---|
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2000
- 2000-02-02 JP JP2000025031A patent/JP3575372B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2001217276A (ja) | 2001-08-10 |
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