JPS61101042A - Bonding device - Google Patents
Bonding deviceInfo
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- JPS61101042A JPS61101042A JP59222148A JP22214884A JPS61101042A JP S61101042 A JPS61101042 A JP S61101042A JP 59222148 A JP59222148 A JP 59222148A JP 22214884 A JP22214884 A JP 22214884A JP S61101042 A JPS61101042 A JP S61101042A
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- bonding
- arm
- piezoelectric element
- clamper
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/071—Connecting or disconnecting
- H10W72/0711—Apparatus therefor
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
本発明はボンディング技術に関し、特に、ボンディング
速度の向上および半導体装置等のボンディング製品の信
頼性の向−Fを図ったワイヤボンダに利用して有効なボ
ンディング技術に関するものである。[Detailed Description of the Invention] [Technical Field] The present invention relates to bonding technology, and in particular, a bonding technology that is effective when used in wire bonders to improve bonding speed and reliability of bonded products such as semiconductor devices. It is related to.
半導体装置の製造には、半導体素子が形成さねているペ
レットをパッケージ基板に固着するペレットポンダや、
ペレットと外部リードとの間を金域細線によってワイヤ
接続するワイヤボンダ等のボンディング装置が必要とさ
れる。そして、これらのボンディング装置は平面XY方
向に移動可能tx、 X Yテーブル上にボンディング
ヘッドを搭載し、このヘッドには、ボンディングアーム
およびボンディングツールが構成要素として含まれてい
る。In the manufacture of semiconductor devices, pellet ponders, which fix pellets on which semiconductor elements are formed, to package substrates,
A bonding device such as a wire bonder is required to connect the pellet and the external lead using a thin metal wire. These bonding apparatuses have a bonding head mounted on an XY table movable in plane XY directions, and this head includes a bonding arm and a bonding tool as components.
ところで、ワイヤボンダ゛で代表して述べるが、前述し
たボンディングアームはその先端に取着したワイヤ接続
工具であるツールを上下に移動させるためにボンディン
グヘッドにカム機構(たとえば、特開昭56−1406
36号公報記載のもの)あるいはねじ機構(たとえば特
公昭57−58081号公報記載のもの)を設けている
。たとえば、カム機構ではカムを駆動力源としてのモー
タによって回動させカムプロフィールに従ってアームを
上下に揺動させている。また、ねじ機構ではねじを駆動
力源としてのモータにより軸転させ、ねじに螺合させた
アームを螺旋に沿って上下させている。By the way, the above-mentioned bonding arm, which will be described as a representative example of a wire bonder, has a cam mechanism (for example, JP-A-56-1406
36) or a screw mechanism (for example, as described in Japanese Patent Publication No. 57-58081). For example, in a cam mechanism, a cam is rotated by a motor serving as a driving force source, and an arm is swung up and down according to a cam profile. Further, in the screw mechanism, the screw is rotated by a motor serving as a driving force source, and an arm screwed onto the screw is moved up and down along a spiral.
勿論、ボンディングヘッドにはこれらの機構の外に、ワ
イヤクランパ駆動用の機構や電気トーチの機構的鴫作磯
構、そねにその外のシーケンス動作を行なう機構も設け
らねている。Of course, in addition to these mechanisms, the bonding head is also not provided with a mechanism for driving the wire clamper, a mechanical structure for the electric torch, and a mechanism for performing other sequence operations.
しかしながら、このような構成の従来のワイヤボンダに
あっては、ボンディングヘッドーヒにカム機構あるいは
ねじ機構とそれをILA動する駆−源であるモータ等の
比較的に大きな機構・電気部品を搭載しているため、全
体重重が大きくなり、XYテーブルによる平面移動に際
してその尚速移動が困餘になり、かつ酊曾の増加と共に
慣性力が犬になって振動が増大し、結局高速でかつ安定
したワイヤボンディングが姉しくなる。However, in conventional wire bonders with such a configuration, the bonding head is equipped with relatively large mechanisms and electrical components such as a cam mechanism or screw mechanism and a motor that is the drive source for operating the ILA. As a result, the overall weight increases, making it difficult to move quickly when moving on a plane using the Wire bonding becomes older sister.
一方、前述のカム機構あるいけねじ機構によるボンディ
ングアームの駆動構造では、カムとアームあるいはねじ
とアームの間に摺動部分(犀擦部分)が存在しているた
め、この摺動部分から摩耗粉が発生してこれが発塵帥と
なる。このため、ワイヤボンディングを行なう素子ペレ
ットや外部リード等にこれら摩耗粉が付着し、ワイヤ接
続部で短絡事項を生じる等その信頼性を低下させること
になる。On the other hand, in the bonding arm drive structure using the cam mechanism or screw mechanism described above, there is a sliding part (rubbing part) between the cam and the arm or between the screw and the arm, so wear particles are absorbed from this sliding part. is generated and this becomes a dust generator. As a result, these abrasion powders adhere to the element pellets, external leads, and the like to which wire bonding is performed, resulting in short circuits occurring at the wire connection portions, etc., thereby reducing the reliability thereof.
これらの不其合はワイヤボンダにおいて熱圧着法又は超
音波法に拘らず生じており、またペレットボンダにおい
ても同様な間賄が生じている。These mismatches occur in wire bonders regardless of the thermocompression bonding method or the ultrasonic bonding method, and similar problems occur in pellet bonders as well.
本発明の目的はボンディングヘッドを初めとしてボンデ
ィング装置のv!l−化を図ると共に摺動個所を低減し
て発靭個所の低減を図り、これにより茜速化および披ボ
ンディング製品の信頼性を向上することのできるボンデ
ィング装置を提供することにある。The object of the present invention is to provide a bonding apparatus including a bonding head with v! It is an object of the present invention to provide a bonding device which is capable of reducing the number of sliding parts and reducing the number of cracking parts, thereby increasing the cutting speed and improving the reliability of bonded products.
また、本発明の目的は軽量化と共にボンディングヘッド
の小型化を図り、全体としても小型化を達成したボンデ
ィング装置を提供することにある。Another object of the present invention is to provide a bonding apparatus that is lightweight and has a smaller bonding head, and is also smaller as a whole.
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであ
ろう。The above and other objects and novel features of the present invention include:
It will become clear from the description of this specification and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡却に説明すれば、下記のとおりである。A brief summary of typical inventions disclosed in this application is as follows.
すなわち、ボンディングヘッド上に支持したポンディン
グアーム等の駆動力[株]に4¥:′j1かつ小型形状
の圧電素子を用い、この圧*索子への印加電圧をコント
ロールし得るよう構成することにより、カム機構あるい
はねじ機構およびそわらの駆動力源であるモータ等の搭
載を不要にすることにより、軽量化を図り、かつ摺動個
所を低減し、こねによりボンディング装置の軽量化と、
発塵防止による被ボンデイング製品の信頼性の向上を達
成するものである。That is, a compact piezoelectric element is used for the driving force of the bonding arm etc. supported on the bonding head, and the voltage applied to the pressure wire is controlled. This eliminates the need for a cam mechanism or screw mechanism and a motor that is the driving force source for the softwara, reducing the weight and reducing the number of sliding parts.
This improves the reliability of bonded products by preventing dust generation.
また、ボンディングアーム等と圧電素子との間に振幅拡
大レバーを介装することにより、圧電素子の変位量を増
大してボンディングアーム等に伝達でき、同じストロー
ク動作蓋を得る除の圧電素子の小型化、更にはボンディ
ングアームやそね以外の部品の小型化る図ることもでき
る。In addition, by interposing an amplitude enlargement lever between the bonding arm, etc. and the piezoelectric element, the amount of displacement of the piezoelectric element can be increased and transmitted to the bonding arm, etc., and the piezoelectric element can be made smaller to achieve the same stroke operation. It is also possible to reduce the size of parts other than the bonding arm and the rib.
なお、ワイヤボンダにおけるクランプや熱圧着法ポンダ
のボール形成用トーチの各駆動部に圧電素子を用いるこ
ともできる。Note that piezoelectric elements can also be used in each driving part of the clamp in the wire bonder and the ball forming torch of the thermocompression bonder.
〔実施例1〕
第1図は本発明をポールボンディング方式のワイヤボン
ダに適用した実施例を示す図であり、同図偽)は側面図
、(B、)は平E用図である。図において、駆動力源と
して@址で小型形状の圧&索子を用いているものであっ
て、平面X、Y方向に移動可能なXYテーブル1上には
ボンディングヘッドAを搭載し、このボンディングヘッ
ドAにおける支持体2上に上下に揺動可能なボンディン
グアーム3を装備している。このボンディングアーム3
け図示左方に突出された先端(一端)にボンディングツ
ール(ワイヤ接続工具)としてのキャピラリ4を取着し
、基端(他端)よりの一部を前記支持体2に枢支5して
いる。そして、この枢支5′@所に1rいアーム3の他
端には突片6を住方に突設し、ここに駆動力源としての
圧電素子7を係合さ七′ている。即ち、−前記支持体2
には突片6の上方に被さるようにブラケット8を固着し
、このブラケット8と支持体2とに一直想状態に夫々取
着した一対の圧電素子?a、7bの各内端で前記突片6
を上下に挾持するようにしている。前記圧電素子7 a
* 7 bは例えはチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)
系セラミックスからなる素子をその厚さ方向に複数枚重
ねたもので、この圧電素子’Ia、1bK@圧を印加す
ることにより素子全体が図示上下方向に伸縮される。な
おPZTは鉛のP、ジルコンのZ、チタンのTをとって
付けられた米りレイバイト社の商標である。本例では圧
電素子7 a + 7 bに夫々逆方向の電圧を印加し
得るよう構成し、これにより一方の素子が伸長するとき
には他方が短縮されるようになっている。なお、前記圧
電素子7 a + 7 bとして商品名[NTKピエゾ
スタックT10505MM(日本特殊陶業)」を用いた
ときには、400Vの印加で35μmの変位が得られ、
かつ発生力は最大で70に、9fが得らねる。[Embodiment 1] FIG. 1 is a diagram showing an embodiment in which the present invention is applied to a pole bonding type wire bonder, in which FIG. In the figure, a small-sized pressure and cable is used as a driving force source, and a bonding head A is mounted on an XY table 1 movable in plane X and Y directions. A bonding arm 3 that can swing up and down is provided on a support 2 in the head A. This bonding arm 3
A capillary 4 as a bonding tool (wire connection tool) is attached to the tip (one end) protruding to the left in the figure, and a part from the proximal end (other end) is pivoted to the support 2. There is. A protruding piece 6 is provided on the other end of the arm 3, which is located at the pivot point 5', and a piezoelectric element 7 as a driving force source is engaged with the protruding piece 6. That is, - the support 2
A bracket 8 is fixed so as to cover the upper part of the protruding piece 6, and a pair of piezoelectric elements are attached to the bracket 8 and the support body 2 in a straight line state, respectively. The protruding piece 6 at each inner end of a and 7b
It is designed to hold the upper and lower parts. The piezoelectric element 7a
*7 b is lead zirconate titanate (PZT)
A plurality of elements made of piezoelectric ceramics are stacked in the thickness direction, and by applying a pressure to this piezoelectric element 'Ia, 1bK@, the entire element expands and contracts in the vertical direction in the drawing. Incidentally, PZT is a trademark of Rayvite Co., Ltd., which is derived from the letters P for lead, Z for zircon, and T for titanium. In this example, voltages in opposite directions can be applied to the piezoelectric elements 7 a + 7 b, so that when one element is expanded, the other is shortened. In addition, when the product name [NTK Piezo Stack T10505MM (Nippon Spark Plug Co., Ltd.)] is used as the piezoelectric elements 7 a + 7 b, a displacement of 35 μm is obtained by applying 400 V.
Moreover, the maximum generated force is 70, and 9f cannot be obtained.
勿論、前述の印加電圧は連続的又は段階的に変化可能で
あり、これに伴なって素子7a、7bの変位蓋の調整が
可能である。図中、9けボンディングアーム3の一端を
下方に付勢するためのスプリングである。Of course, the above-mentioned applied voltage can be changed continuously or stepwise, and the displacement lids of the elements 7a and 7b can be adjusted accordingly. In the figure, it is a spring for biasing one end of the nine bonding arm 3 downward.
一方、前記ボンディングアーム3上の位置には、ボンデ
ィングアーム3の駆動手段とは別の駆動手段で動作する
クランパ機構が設けられている。このクランパ機wはボ
ンディングアーム3の動きと関連してたとえばボンディ
ングアーム3と上下に相対的に変位可能となっているも
のである。On the other hand, a clamper mechanism is provided above the bonding arm 3 and is operated by a drive means different from the drive means for the bonding arm 3. This clamper machine w is capable of being vertically displaced relative to the bonding arm 3, for example, in relation to the movement of the bonding arm 3.
このクランパ機構は、一対のクランパアーム10.11
を設け、各アーム10.11の先端には前記キャピラリ
4の1u上にクランパ13.14を固着している。なお
、図示しないがクランパアーム10,11を上下動させ
る駆動力源としても圧電素子を用いて小型軽量化をはか
つている。そ[7て、各アーム10.11の基端間にけ
これに挾まれるように@菫でかつ小型形状の圧m索子(
クランパ機構の駆動力源)15を介装し、これには所要
の電圧を印加し得るよう罠なっている。前記クランパ1
3.14の上方には、ボンディングワイヤである金線(
ワイヤ)16を巻回したスプール17を配置してこねを
支持体2に支持し、ワイヤ16はスプール17から下方
に引き出してクランパ13.14問およびキャピラリ4
を挿通させている。他方、キャピラリ4の下方には前記
ワイヤの先端にボール(金ポール)16aを形成するた
めの電気トーチ18を配設し、これを進退できるように
構成しているか、この進退動作の駆動力源としても本実
施例においては圧電素子(図示は省略する)を用いてい
る。This clamper mechanism includes a pair of clamper arms 10.11.
A clamper 13.14 is fixed to the tip of each arm 10.11 on 1u of the capillary 4. Although not shown, a piezoelectric element is also used as a driving force source for vertically moving the clamper arms 10, 11 to reduce the size and weight. [7] A violet and small-shaped indentation cord (
A driving force source (15) for the clamper mechanism is interposed, and a trap is provided to apply a required voltage to this. The clamper 1
3. Above 14 is a gold wire (bonding wire).
A spool 17 wound with a wire) 16 is arranged to support the dough on the support 2, and the wire 16 is pulled downward from the spool 17 to connect the clamper 13, 14 and the capillary 4.
is inserted. On the other hand, an electric torch 18 for forming a ball (gold pole) 16a at the tip of the wire is disposed below the capillary 4, and is configured to move forward and backward, or is a driving force source for this forward and backward movement. However, in this embodiment, a piezoelectric element (not shown) is used.
図中、19はボンディングステージであり、例えばリー
ドフレーム20と素子ペレット21からなる被ボンデイ
ング体22を載酸し、こtlらり一部フレーム20と素
子ベレット21間にワイヤ16の接続を行なう。In the figure, reference numeral 19 denotes a bonding stage, in which a bonding target body 22 consisting of, for example, a lead frame 20 and an element pellet 21 is mounted, and a wire 16 is connected between a portion of the frame 20 and the element pellet 21.
以上の構成によねば、ボンディングアーム3の上下揺動
によるキャピラリ4の上下動と、クランパアーム10.
11の回動によるクランパ13゜14の開閉作用、更に
電気トーチ18やポンディングステージ19の作用によ
って、被ボンデイング体22に熱圧着法によるワイヤボ
ンディングを行なう。なお、この際、ボンディングアー
ムには超音波振動が印加されるようになっている。なお
ボンディングアームに超音波振動を印加する機構は図示
さねていない。そして、ボンディングアーム2の上下揺
動に際しては、圧電素子7a、7bへの印加電圧を経時
的に制御することにより圧電素子7a、7bは各々の伸
縮に伴なって突片6、つまりアーム3の他端を一体的に
上下に移動させアーム3全体を上下に揺動させることに
なる。これにより、レバー比(枢支個所5に対するキャ
ピラリ4と突片6の各長さ、e+ 、−61の比−1
3+ /13 t )によって圧電素子7 a + 7
bの変位itは拡大されてキャピラリ4に伝えらねる
。なお、各圧電素子7 a 、 71)の伸紬普は必ず
しも一対一に対応″1−るものではなく、第2図に示す
ようにキャピラリ4によるボンディング時に画素子7a
、7b間に遊びが生じるようにし、被ボンデイング体2
2側における高さのバラツキに対処できる。また、圧電
素子15の印加電圧をコントロールすることによリクラ
ンパ13.14の開閉動作を行なうことも菖うまでもt
「い。According to the above configuration, the vertical movement of the capillary 4 due to the vertical swing of the bonding arm 3 and the vertical movement of the clamper arm 10.
Wire bonding is performed on the object to be bonded 22 by the thermocompression method by opening and closing the clampers 13 and 14 by the rotation of the clamper 11, and by the actions of the electric torch 18 and the bonding stage 19. Note that at this time, ultrasonic vibrations are applied to the bonding arm. Note that a mechanism for applying ultrasonic vibration to the bonding arm is not shown. When the bonding arm 2 swings up and down, the voltages applied to the piezoelectric elements 7a and 7b are controlled over time, so that the piezoelectric elements 7a and 7b move toward the protrusion 6, that is, the arm 3, as they expand and contract. By moving the other end up and down integrally, the entire arm 3 is swung up and down. As a result, the lever ratio (the lengths of the capillary 4 and the protruding piece 6 with respect to the pivot point 5, e+, -61 ratio -1
3+ /13 t) by piezoelectric element 7 a + 7
The displacement it of b is magnified and cannot be transmitted to the capillary 4. Note that the stretching of each piezoelectric element 7a, 71) is not necessarily in a one-to-one correspondence, and as shown in FIG.
, 7b, and bonded body 2.
It is possible to deal with variations in height between the two sides. It is also possible to open and close the reclampers 13 and 14 by controlling the voltage applied to the piezoelectric element 15.
"stomach.
したがって、このワイヤボンダによれば、ボンディング
アーム3やクランパアーム10.11そ1+に電気トー
チ18の機械的動作の駆動力源にカム機構あるいはねじ
機構およびそねの駆動力神であるモータを使用せす、極
めて@蓄でかつ小型形状の圧電素子を利用しているので
、ボンディングヘッド2全体の軽1°化を図ってXYテ
ーブル1による水平移動の酸、連化な実現すると共に、
摩擦部分が殆んど存在しないので摩耗粉等の発塵もなく
、被ボンデイング体22における信頼性の向上を達成で
きる。Therefore, according to this wire bonder, a cam mechanism or a screw mechanism is used as the driving force source for the mechanical operation of the electric torch 18 in the bonding arm 3 and the clamper arm 10. Since it uses an extremely compact piezoelectric element, the overall weight of the bonding head 2 can be reduced by 1°, and horizontal movement by the XY table 1 can be easily achieved.
Since there are almost no frictional parts, there is no generation of dust such as abrasion powder, and the reliability of the bonded body 22 can be improved.
、 第3図は前例の変形例を示しており、圧電素子7
a + 7 bによる変位葉な更に拡大してキャピラリ
4を上下動させるために振幅拡大用のレバー23−を介
装したものである。すなわち、この拡大レバー23は一
端23aをボンディングアーム3の他端に枢着する一方
、他端23’bを支持体2に枢支させ、この他端23b
寄りの位置で圧電素子7a+7bを係合させたものであ
る。, Figure 3 shows a modification of the previous example, in which the piezoelectric element 7
In order to further expand the displacement leaf caused by a + 7 b and move the capillary 4 up and down, a lever 23- for increasing the amplitude is interposed. That is, this enlarged lever 23 has one end 23a pivoted to the other end of the bonding arm 3, and the other end 23'b pivoted to the support 2.
The piezoelectric elements 7a+7b are engaged at the closer positions.
本実施例によれば、ボンディングアーム3のレバー比4
3 + / −13t 拡大レバー23のレバー比(他
端23bと一端23aの間の長さl、に対する他端23
bと圧電素子7までの長さ14の比−gs/−ga)の
相開e@xis/、e2X−g4の拡大率が倚らね、十
分に大きなキャ゛ピラリ4の上下ストロークを得ること
ができる。According to this embodiment, the lever ratio of the bonding arm 3 is 4.
3 + / -13t Lever ratio of the enlargement lever 23 (length l between the other end 23b and one end 23a)
b and the length 14 to the piezoelectric element 7 -gs/-ga) phase opening e@xis/, e2X-g4 magnification ratio does not decrease and a sufficiently large vertical stroke of the capillary 4 is obtained. I can do it.
〔実施例2〕
第4図(A+ 、 ([3)は本発明の他の実施例であ
るワイヤボンディング装置を示す図であって、図中、第
1図、第3図と同一部分には同一符号を符している。本
例は、図示のように支持体2に一方σ)クランパアーム
IOAを上下揺動可能に枢支5 A、 L、他方のクラ
ンパアームIIAをこの一方のクランパアームIOA上
に水平回動可能に枢着している。[Embodiment 2] FIG. 4 (A+, [3) is a diagram showing a wire bonding apparatus which is another embodiment of the present invention, and in the figure, the same parts as FIGS. 1 and 3 are In this example, as shown in the figure, one clamper arm IOA is pivoted to the support 2 so as to be able to swing up and down. It is pivotally mounted on the IOA so that it can rotate horizontally.
そして、両クランパアームIOA、IIAは夫々先端に
クランパ13.14を取着し、かつ基端側に介装した圧
電素子15によって開閉動作可能に構成している。前記
一方のクランパアームIOAの他端には、基端24aを
支持体2に枢支した第1拡大レバー24の先端24bを
連結し、かつこの第1拡大レバー24の基端よりの位置
にピン25を植設して第2拡大レバー26の先端26a
に連結している。この第2拡大レバー26け第1拡大レ
バー24と平行にかつ逆向きに並設し、基端26bを支
持体2に枢支すると共にこの基端26bよりの位置にブ
ラケット8を用いて一対の圧電素子7a + 7bを係
合させている。Both clamper arms IOA and IIA have clampers 13 and 14 attached to their tips, respectively, and are configured to be openable and closable by piezoelectric elements 15 interposed at their base ends. A tip 24b of a first enlarged lever 24 whose base end 24a is pivotally supported on the support 2 is connected to the other end of the one clamper arm IOA, and a pin is connected to the other end of the first enlarged lever 24 at a position closer to the base end of the first enlarged lever 24. 25 and the tip 26a of the second enlargement lever 26
is connected to. The second enlarging levers 26 are arranged in parallel and in opposite directions to the first enlarging lever 24, and the base end 26b is pivotally supported on the support 2, and a pair of brackets 8 are used at a position from the base end 26b. Piezoelectric elements 7a + 7b are engaged.
他方、前記一方のクランパアームIOAの一部には、先
端にキャピラリ4を固着したボンディングアーム3Aの
基端3 A a近傍を上下揺動可能に枢着27している
。そして、この基端3 A aとクランパアームIOA
との間には圧電素子28と引張スプリング29を介装し
ている。On the other hand, a bonding arm 3A having a capillary 4 fixed to its tip is pivoted 27 near the base end 3Aa to a part of the one clamper arm IOA so as to be able to swing vertically. Then, this base end 3Aa and the clamper arm IOA
A piezoelectric element 28 and a tension spring 29 are interposed between the two.
本例によれば、クランパ13.14の開閉動作は圧電素
子15によって他方のクランパアーム11Aを一方のク
ランパアームIOAに対して水平回動することにより達
成できる。また、圧電素子7 a + 7 bの伸縮を
制御することにより、その変位を第2、第1の各拡大レ
バー比り、、L、とクランパアームIOAのレバー比り
、とによって拡大し、これKよりクランパ13.14を
上下動させる。更に圧電素子28の伸縮の制御により、
ボンディングアーム3AをクランパアームIOAに対し
て上下揺動でき、ボンディングアーム3Aはクランパア
ームIOAの上下揺動と、こび)相対揺動との和によっ
て大きなストロークでキャピラ114を上下動できる。According to this example, the opening and closing operations of the clampers 13, 14 can be achieved by horizontally rotating the other clamper arm 11A with respect to the one clamper arm IOA using the piezoelectric element 15. In addition, by controlling the expansion and contraction of the piezoelectric elements 7a + 7b, the displacement thereof is expanded by the ratio of the second and first expansion levers, L, and the lever ratio of the clamper arm IOA. Move the clampers 13 and 14 up and down from K. Furthermore, by controlling the expansion and contraction of the piezoelectric element 28,
The bonding arm 3A can be vertically oscillated relative to the clamper arm IOA, and the bonding arm 3A can vertically move the capillary 114 with a large stroke by the sum of the vertical oscillation of the clamper arm IOA and the relative oscillation.
本実施例においても、カム機構あるいはねじ機構および
そ1の駆動力源であるモータを使用しないので411i
化および摺動摩擦個所の低減を図ることができ、尚連化
と信頼性を向上できる。また、本実施例では第1.第2
の拡大レバー24 、26を用いて振幅の拡大を図って
いるので、同一ストロークをイ)するためには各レバー
24.26の長さを短かくでき、装置全体の小型化が達
成できる。In this embodiment as well, since the cam mechanism or screw mechanism and the motor which is the driving force source of the cam mechanism or the screw mechanism are not used, the 411i
It is possible to reduce the number of sliding friction points and improve the reliability and reliability. In addition, in this embodiment, the first. Second
Since the amplitude is expanded using the expansion levers 24 and 26, the length of each lever 24 and 26 can be shortened in order to make the same stroke (a), and the entire device can be made smaller.
また、本実施例では、クランパアームとボンディングア
ームとの共用部分があり、しかもそflらの駆動力源も
共用しているものであるため、ボンディングヘッドAの
軽量化、小型化9発塵淵低減に大きな効果があるもので
ある。In addition, in this embodiment, the clamper arm and the bonding arm share a common part, and the driving force source for them is also shared, so it is possible to reduce the weight and size of the bonding head A. This has a great effect on reducing the amount of water used.
il+ ボンディングアームはもとよりクランパや電
気トーチ等の部材の駆動力源に圧電素子を用い、この圧
電素子に印加する電圧を制御し得るように構成している
ので、印加電圧の制御によって圧電素子を伸縮し、かつ
この変位に基づいてボンディングアームやクランパ、電
気トーチ等を動作させることができるので、従来それら
に用いていたカム機構あるいはねじ機構および七ねの駆
動力源であるモータ等を不要にし、これによりボンディ
ングヘッドを初めとして装置全体の大幅な軽量化な図り
、可動テーブルに伴なう動作の高速化を達成しかつ慣性
の低減によって振動の低減を達成できる。il+ A piezoelectric element is used as a driving force source for components such as the clamper and electric torch as well as the bonding arm, and the voltage applied to this piezoelectric element can be controlled, so the piezoelectric element can be expanded and contracted by controlling the applied voltage. Moreover, it is possible to operate the bonding arm, clamper, electric torch, etc. based on this displacement, so the cam mechanism or screw mechanism conventionally used for these and the motor etc. that are the driving force source of the seven screws are no longer required. As a result, it is possible to significantly reduce the weight of the entire device including the bonding head, increase the speed of operation due to the movable table, and reduce vibration by reducing inertia.
(21ボンディングヘッドにおける従来のカム機構ある
いはねじ機構等を不要にできることがら摺動摩擦個所の
低減を図り、摩耗粉等の発塵が大幅に防止でき半導体装
置などの被ボンデイング体への付着を未然に防止し、半
導体装置等の被ボンデイング体の信頼性を向上できる。(Since the conventional cam mechanism or screw mechanism etc. in the 21 bonding head can be eliminated, the number of sliding friction points can be reduced, and dust generation such as abrasion powder can be significantly prevented, preventing it from adhering to objects to be bonded such as semiconductor devices. This can improve the reliability of bonded objects such as semiconductor devices.
(31ボンディングアームやクランパ等と、駆動力源と
しての圧電素子との間に振幅(変位it)を拡大するレ
バーを設けているので、レバー比の任意設定により必要
十分なストローク量を得ることができる。(31 Since a lever is provided between the bonding arm, clamper, etc. and the piezoelectric element as the driving force source to increase the amplitude (displacement it), it is possible to obtain the necessary and sufficient stroke amount by arbitrarily setting the lever ratio. can.
(41振幅を拡大するレバーを沙数本のレバーで構成す
ることにより、各レバーの長さを短かくでき、こねによ
りボンディングヘッドないし装置全体の小型化を達成で
きる。(By configuring the levers that expand the 41 amplitude with several levers, the length of each lever can be shortened, and the bonding head or the entire device can be downsized by kneading.
(5)圧電素子は、@菫でかつ小型形状のものである。(5) The piezoelectric element is violet and small in shape.
そのため、ボンディング装置のボンディングアーム、ク
ランハ、F#l気トーチの機械的動作、XYテーブル等
の駆動力源として使用した場合、従来のカム機構あるい
はねじ機構およびその駆動力源としてのモータに比較し
て大幅にボンディングヘッドを@蓋なものにでき、しか
も小型形状のコンパクトなものにできる。Therefore, when used as a driving force source for the bonding arm of a bonding device, crankshaft, mechanical operation of an F#1 torch, XY table, etc., compared to a conventional cam mechanism or screw mechanism and a motor as its driving force source. This allows the bonding head to be made much smaller and moreover compact in size.
(6) 圧電素子は、電圧を印加すると力を発生し形
状の変位を発生するものである。したがって電圧という
電気的入力に対し迅速かつ高精度に位置変位が行なわれ
る。また、電圧という電気的入力量に対応した榛椋的変
位lが行なわilるため、制御が確実でばらつきのt「
い高精庸なものが達成できる。それゆえ、ボンディング
装置のボンディングアーム、クランパ、電気トーチの機
械的動作、XYテーブル等の駆動力源として圧電素子を
用いた本発明は、カム機構あるいはねじ機構およびその
駆動力源としてのモータに比較して、ボンディングアー
ム、クランパなどを動作を制御する際の、正確性、確実
性、信頼性は一段と昼いものである。(6) A piezoelectric element generates force and shape displacement when a voltage is applied to it. Therefore, positional displacement can be performed quickly and with high precision in response to electrical input such as voltage. In addition, since the displacement l corresponding to the electrical input amount of voltage is performed, the control is reliable and the variation t'
You can achieve something of high precision. Therefore, the present invention, which uses a piezoelectric element as a driving force source for the bonding arm of a bonding device, a clamper, an electric torch, an XY table, etc., is more effective than a cam mechanism or screw mechanism and a motor as its driving force source. As a result, the accuracy, certainty, and reliability of controlling the operations of bonding arms, clampers, etc. are much improved.
(7)本発明すなわち、圧電素子を駆動力源として使用
したボンディングアーム機構、クランパ機構。(7) The present invention, that is, a bonding arm mechanism and a clamper mechanism using a piezoelectric element as a driving force source.
電気トーチの機械的動作機@、XYテーブル機構は、機
械的要素が少なく、機械的摺動個所も少なり摩耗のない
ものである。したがって、従来のカム機構あるいはねじ
機構の機械的摺動個所が多いものに比較して、本発明は
、摩耗がないため、動力伝達性は格段に優れており、動
力伝達時の相互の機械的要素間の動力伝達に対する正確
度は高く、経時的にも変化せず劣化もしないものである
。また、摺動個所が少なく摩耗の少ない本発明は、発塵
個所も少なくなることより、清浄雰囲気のもとで動作を
行なうことができ、被ボンデイング体に異物付着が少な
くなるので、異物付着による被ボンデイング体の不良発
生などの悪影響を低減することができる。The mechanical operating mechanism of the electric torch, the XY table mechanism, has fewer mechanical elements, fewer mechanical sliding parts, and is wear-free. Therefore, compared to conventional cam mechanisms or screw mechanisms that have many mechanically sliding parts, the present invention has much better power transmission performance because there is no wear, and there is no mutual mechanical contact during power transmission. The accuracy of power transmission between elements is high and does not change or deteriorate over time. In addition, the present invention, which has fewer sliding parts and less wear, can operate in a clean atmosphere because there are fewer dust-generating parts, and there is less foreign matter adhering to the object to be bonded. Adverse effects such as occurrence of defects in the bonded object can be reduced.
以上本発明者によってなさねた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定される
ものではな(、その要旨を逸脱しない範囲で柚々変史可
能であることはいうまでもない。たとえは、ボンディン
グアーム、クランパアームの形状、振幅拡大用レバーの
形状、構造およびこtlらと圧電素子との相関構造等は
釉々に変形できる。また、一対の圧電素子はその一方を
スプリング等で代替構成することもできる。Although the invention made by the present inventor has been specifically explained based on examples, the present invention is not limited to the above examples (and may be modified at any time without departing from the gist of the invention). Needless to say, for example, the shape of the bonding arm, the clamper arm, the shape and structure of the amplitude expansion lever, and the correlation structure between these and the piezoelectric element can be completely modified. One of the elements can be alternatively configured with a spring or the like.
以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野であるポールボンディング
のワイヤボンダに適用した場合について説明したが、そ
Jlに限定されるものではなく、たとえばワイヤ接続工
具としてウェッジを用いる超音波法のワイヤボンダやペ
レットボンディングを行なうものであってボンディング
アーム先端にコレットを取り付けているペレットボンダ
尋にも同様に適用できろ。In the above explanation, the invention made by the present inventor was mainly applied to a wire bonder for pole bonding, which is the field of application in which the invention was made, but it is not limited to that field, and for example, it can be used as a wire connection tool. It can be similarly applied to ultrasonic wire bonders using wedges and pellet bonders that perform pellet bonding and have a collet attached to the tip of the bonding arm.
第1図(4)、(B)は本発明の一夾流側のワイヤボン
ディング装置を示す側面図と平面図、
第2図はキャピラリを上下動させるための駆動力源であ
る一対の圧電素子の各変位特性図、第3図は本発明の他
の実施例のワイヤボンディング装置・を示す側面図、
第4図(AJ 、 (B)は本発明の他の実施例のワイ
ヤボンディング装置を示す側面図と平面図である。
A・°°ボンディングヘッド、1・・・XYテーブル、
2・・・支持体、3.3A・・・ボンディングアーム、
4キヤピラリ、7(7a、7b)・・・圧電素子、9・
・・スプリング、10,1.OA、11.IIA・・・
クランパアーム、13.14・・・クランパ、15・・
・圧電素子、16・・・ワイヤ、17・・・スプール、
18・・・トーチノズル、19・・・ボン・ディングス
テージ、22・・・被ボンデイング体、23・・・拡大
レバー、24・・・!1甲d獣rけり−い−(\Figures 1 (4) and (B) are a side view and a plan view showing the wire bonding device on the one-flow side of the present invention, and Figure 2 shows a pair of piezoelectric elements that are the driving force source for moving the capillary up and down. FIG. 3 is a side view showing a wire bonding device according to another embodiment of the present invention, and FIG. 4 (AJ, B) shows a wire bonding device according to another embodiment of the present invention. They are a side view and a plan view.A.°° bonding head, 1...XY table,
2... Support body, 3.3A... Bonding arm,
4 Capillary, 7 (7a, 7b)...Piezoelectric element, 9.
...Spring, 10,1. OA, 11. IIA...
Clamper arm, 13.14... Clamper, 15...
・Piezoelectric element, 16... wire, 17... spool,
18...Torch nozzle, 19...Bonding stage, 22...Bonding object, 23...Enlargement lever, 24...! 1K d beast r kerii- (\
Claims (1)
駆動力源に圧電素子を用い、この圧電素子の印加電圧を
コントロールしてボンディングアームを動作し得るよう
に構成したことを特徴とするボンディング装置。 2、ボンディングアームは上下揺動可能にボンディング
ヘッドおける支持体に枢支し、その一端にボンディング
ツールを取着し、その他端とボンディングヘッドとの間
に圧電素子を介装してなる特許請求の範囲第1項記載の
ボンディング装置。 3、圧電素子を一対設け、各々の外側端をボンディング
ヘッド側に取着する一方、各々の内側端でボンディング
アームの他端を挾持してなる特許請求の範囲第2項記載
のボンディング装置。 4、ワイヤボンダであって、ボンディングヘッドに含ま
れるクランパの駆動力源に圧電素子を用いてなる特許請
求の範囲第1項ないし第3項のいずれかに記載のボンデ
イング装置。 5、ワイヤボンダであって、ボンディングヘッドに含ま
れる電気トーチの機械的動作の駆動力源に圧電素子を用
いてなる特許請求の範囲第1項ないし第4項のいずれか
に記載のボンディング装置。 6、ボンディングヘッドにおけるボンディングアームの
駆動力源に圧電素子を用いると共に圧電素子と前記アー
ムとの間には圧電素子の変位量を拡大してアームに伝達
する振幅拡大レバーを介装し、かつ圧電素子の印加電圧
をコントロールしてボンディングアームを動作し得るよ
うに構成したことを特徴とするボンディング装置。 7、ボンディングアームは上下揺動可能にボンディング
ヘッドにおける支持体に枢支し、その一端にボンディン
グツールを取着し、その他端に振幅拡大レバーを連設し
てこれを圧電素子により揺動し得るよう構成してなる特
許請求の範囲第6項記載のボンディング装置。 8、振幅拡大レバーは複数個を連設して拡大率を増大さ
せ、或いは同一拡大率でのレバー長を低減してなる特許
請求の範囲第6項又は第7項記載のボンディング装置。 9、クランパを取着したクランパアームを圧電素子によ
って上下揺動可能に構成すると共に、このクランパアー
ムに対して相対揺動可能にボンディングアームを支持し
かつこれら両アーム間に圧電素子を介装してなる特許請
求の範囲第6項記載のボンディング装置。[Claims] 1. A bonding apparatus characterized in that a piezoelectric element is used as a driving force source for a bonding arm in a bonding head, and the bonding arm is configured to operate by controlling the voltage applied to the piezoelectric element. . 2. The bonding arm is pivotally supported on a support in the bonding head so as to be able to swing up and down, a bonding tool is attached to one end of the bonding arm, and a piezoelectric element is interposed between the other end and the bonding head. A bonding device according to scope 1. 3. A bonding device according to claim 2, wherein a pair of piezoelectric elements are provided, each outer end being attached to the bonding head side, and each inner end holding the other end of the bonding arm. 4. The bonding apparatus according to any one of claims 1 to 3, which is a wire bonder and uses a piezoelectric element as a driving force source for a clamper included in a bonding head. 5. The bonding apparatus according to any one of claims 1 to 4, which is a wire bonder and uses a piezoelectric element as a driving force source for mechanical operation of an electric torch included in the bonding head. 6. A piezoelectric element is used as a driving force source for the bonding arm in the bonding head, and an amplitude expansion lever is interposed between the piezoelectric element and the arm to expand the amount of displacement of the piezoelectric element and transmit it to the arm. 1. A bonding apparatus characterized in that the bonding arm is configured to operate by controlling the voltage applied to the element. 7. The bonding arm is pivotally supported on a support in the bonding head so as to be able to swing up and down, and a bonding tool is attached to one end of the arm, and an amplitude expansion lever is connected to the other end, which can be swung by a piezoelectric element. A bonding apparatus according to claim 6, which is configured as follows. 8. The bonding apparatus according to claim 6 or 7, wherein a plurality of amplitude enlargement levers are arranged in series to increase the enlargement ratio, or the length of the lever at the same enlargement ratio is reduced. 9. The clamper arm to which the clamper is attached is configured to be vertically swingable by a piezoelectric element, and a bonding arm is supported so as to be swingable relative to the clamper arm, and a piezoelectric element is interposed between these two arms. A bonding apparatus according to claim 6, comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59222148A JPS61101042A (en) | 1984-10-24 | 1984-10-24 | Bonding device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59222148A JPS61101042A (en) | 1984-10-24 | 1984-10-24 | Bonding device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61101042A true JPS61101042A (en) | 1986-05-19 |
Family
ID=16777929
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59222148A Pending JPS61101042A (en) | 1984-10-24 | 1984-10-24 | Bonding device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61101042A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01198037A (en) * | 1988-02-03 | 1989-08-09 | Nec Corp | Wire clamp device |
| JPH0212851A (en) * | 1988-06-30 | 1990-01-17 | Toshiba Corp | Wire bonding device |
| US5323948A (en) * | 1992-03-12 | 1994-06-28 | Kabushiki Kaisha Shinkawa | Wire clamper |
| US5435477A (en) * | 1993-03-09 | 1995-07-25 | Kabushiki Kaisha Shinkawa | Wire clampers |
| US11004822B2 (en) * | 2016-08-23 | 2021-05-11 | Shinkawa Ltd. | Wire clamp apparatus calibration method and wire bonding apparatus |
-
1984
- 1984-10-24 JP JP59222148A patent/JPS61101042A/en active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01198037A (en) * | 1988-02-03 | 1989-08-09 | Nec Corp | Wire clamp device |
| JPH0212851A (en) * | 1988-06-30 | 1990-01-17 | Toshiba Corp | Wire bonding device |
| US5323948A (en) * | 1992-03-12 | 1994-06-28 | Kabushiki Kaisha Shinkawa | Wire clamper |
| US5435477A (en) * | 1993-03-09 | 1995-07-25 | Kabushiki Kaisha Shinkawa | Wire clampers |
| US11004822B2 (en) * | 2016-08-23 | 2021-05-11 | Shinkawa Ltd. | Wire clamp apparatus calibration method and wire bonding apparatus |
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