JPS63255931A - ボンデイング・ワイヤーを電子部品に接続すること等の加工物の位置づけ及び加工用、リニアモーター付直交軸線装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、特に、電子部品にポンディング・ワイヤー
を接続するのに用いれる、加工物位１ｄづけ加工装置に
関する。

〔従来の技術〕

超小型回路（チップ）とその外囲器端子間に則い導線を
ハンダ付けする装置が知られている。

例えば、イタリア特許出願第２３９８９Ｂ／８５号及び
第２３８８４Ｂ／８３号の明細書、アメリカ合衆国特許
第４６１０３８７号明細書等に記載されているこの種の
ワイヤーボンダー（ｗｉｒｅｂｏｎｄｅｒ）は、一般に
、加工物を支持する台と、超音波加工ヘッドと、写真製
版（ｐｈｏｔｏｅｎｇｒａｖｉｎｇ）または打抜きによ
り形成された細い金属ストリップからなる加工物を供給
する機構とからなる。必要とされる接続線により、超小
型回路と細い金属ストリップの両級間との接続がなされ
る。

試阪されている装置は、一般に２つの形式、すなわち、
加工物支持台が２木の水平方向軸Ｘ−Ｙに沿って移動で
き、その工作ヘッドが固定位置にある第１のタイプのも
のと、可動工作ヘッド、すなわち、互いに上下関係にあ
る２個の台等の部材により支持されることによって一方
がＸ軸方向に移動でき、他方がＹ軸方向に移動できるよ
うに２木の直交軸Ｘ−Ｙに沿って移動できる工作ヘッド
によりなされるポンディング作業中、加工物支持台が停
止している第２のタイプのものからなる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この第２のタイプのものは、ポンディングスピードが遅
い第１のタイプのものを改良したものであるが、この第
２のタイプのものもまた、構造上の理由でポンディング
スピードが遅く、精確性に欠けている。この点、これら
肉加工装置では、２つの方向のうちいずれかの方向に加
工位置を変える必要がある場合には、双方のテーブルを
移動させねばならない、その結果、′？ｃ置の慣性が大
きく、ある−室以上作業速度を増加することが困難であ
った。しかしながら、ポンディングの精確性に最も影響
を与える事柄は、２つの台が重なっているため、第１の
台の移動の精確性が第２の台に影響を与える点にある。

更にもう１つ重要な点は、可変ピッチでストリップを供
給する最新式の装置は、ピッチの変更を可能とし、制御
機構と連動機構とモーターとからなるプログラマブル装
置を必要としている。

本発明の目的は、加工物を位置づけ加工を施す装置、特
に電子部品にポンディングワイヤーを接続する装置であ
って、作動スピードが速く精確性に富んでおり、製造コ
ストが低く、メンテナンスのためのダウンタイムが短く
てすみ、外部装置が介在させることなく寸法を異にする
部品への可変ピッチポンディング等ピツチを異ならして
作動できるようにプログラム可能なものを提供すること
にある。

〔問題点を解決するための手段〕

これらの目的、及び当業者には明らかとなる他の目的は
、加工物を位置づけ加工を施せるように２／ｌの直交軸
線に沿って移動可能な装置であって、特に電子部品にポ
ンディングワイヤーを接続する装置であって、両軸線上
、すなわちＸ軸とＹ軸上に、２個の互い重なり合ってい
ないユニットを位置づけ、これらのユニットのうち、第
１のユニットは、Ｘ軸に位置づけられており、加工物を
支持し把持する機構からなり、第２のユニットは、Ｙ軸
線上に位置していて所定の加工を施す工作ヘッドを支持
している装置により達成される。

この把持・支持機構と工作ヘッドは、第１及び第２ユニ
ットの可動部材に取付けられ、これらの部材はリニアモ
ーターによって駆動されて好ましくない重量の増加と作
業の不精確性とをなくすようにしである。これら可動部
材は、好ましくは、圧搾空気が送り出される軸受、すな
わち空気軸受によって支持される断面が多角形の棒状体
で形成することにより、接触面間の摩擦を減少させ剛性
を増し慣性を小さくしている。更に、加工物支持・把持
部材をも用いることにより、加工中加工物を移動させ、
加工物支持台を所望の移動ピッチで動かせる移動制御機
構及びプログラム機構の使用を可能にすることによって
、最新式の装置の供給機構の要部である通常のモーター
を省略できるようにしである。

以下、電子部品へのポンディングワイヤーの接続に本発
明の装置を適用した好ましい一実施例を例示的に説明す
る。

添付図面において、本発明に係る装置は、符号１及び２
で全体をそれぞれ示す２個の別個のユニットからなり、
これらは、互いに直交する軸線を持ち、異なる高さに位
置づけられている。第１ユニットは、加工物保持台３を
支持し、第２ユニットは、工作ヘッド４を支持する。第
１ユニット１（これをＸ軸方向に位置づけられるものと
する。）は、断面が概ね正方形の環状空間を形成する外
部支持ハウジング５と、この外部支持ハウジング５内に
設けられる移動部材６であって、断面形状が三角形又は
正方形、好ましくは多角形状である棒体からなるものと
からなる。

この移動部材６は圧搾空気を送り出し移動部材６の周囲
位置に配置される３個又は４個の公知の空気軸受７によ
りエアークッションで外部支持ノ＼ウジング５内に支持
される。

外部支持ハウジング内に設けられる移動部材６の一端８
には、一対の永久磁石１０により生ずる磁界中に置かれ
た矩形コイル９が取付けられる。

このコイルは、プレート１２により、外部支持ハウジン
グ５に取付けられたしい型の鉄製構造体１１内に支持さ
れる。これら永久磁石とコイルとにより９公知のリニア
モーターを構成する。鉄製構造体１１は、コイル９内に
突出するΦ間鉄芯を備える。コイルと永久磁石は、円筒
形状であってもよい。

位置センサー１３を、外部支持ノ＼ウジング５とその内
側にある移動部材６の間に設ける。この位置センサーは
、固定された外部支持ハウジング５に取付けた読み取り
部１３Ａからなる公知のエンコーダーと、外部支持ハウ
ジングの内側にある移動部材６に取付けた光学ライン１
３Ｂとからなる。このエンコーダーにより、内側にある
移動部材６の移動を制御できる。移動部材６の移動は、
コイル９に供給する電力を制御することによって調節で
きる。このため、直流回転機を制御し位置センサーから
出力される信号を利用するのに用いるの方法及び電子装
置を用いることによって、移動部材６を、所定のプログ
ラムに従って移動できる。

コイル９とは反対側の移動部材６の上部に加工物ガイド
部材と、加工物保持部材と、加工物に施す加工処理に必
要な部材とを備えた加工物支持台３が位置づけられる。

これらの部材は、２個以上の把持部１４と、押え部１５
と、加熱部材１６と、側方ガイド２３とからなる。

把持部１４は、固定された外部支持ハウジング５にボル
ト等の機構５０により直接固定され、空無作動式シリン
ダー１４Ａと２個の挾み部１７及び１８とからなる。挾
み部のうち前者１７は、固定されていてシリンダー１４
Ａの支持体１４Ｂに設けられ、後者１８は、（第３図の
矢印Ｆで示す方向に）移動可能である。挾み部１８は、
シリンダー１４Ａ内に設けたピストン１４Ｃのロッドに
固定され、空気圧を作用させると把持部の軸線方向に移
動する。

水モ面内に位置する押え部１５は、孔１９を備え、押え
部を支持する移動部材６に対して移動可能である。押え
部の移動は、第２図の矢印Ｇの方向で示すように垂直方
向である。このような矢印Ｇで示す方向への移動は、移
動部材６にプレート２６とネジ２７により取付けた２個
の空気シリンダー２０によりもたらされる。移動部材６
が移動すると、それに従って押え部も同一方向に移動す
る。押え部は、空気シリンダー２０のロッドに支持され
る。

加熱部材１６は、押え部１５の下に設けられ、プレート
２６に固定された空気シリンダー２０Ａのロッドにより
支持される。

加工物支持台３は、外部支持ハウジング内に設けた移動
部材６にプレー）３１とポルト３２とにより固定され、
加熱部材１６と押え部１５とにより形成される通路２１
内に挿入される。この加工物支持台はポンディングワイ
ヤーが接合される公知の金属ストリップ２４の両縁を収
容できるように側方ガイド２３が設けられている構造体
２２からなる。

公知のように金属ストリップ２４は、同一形状の部品３
０がつながったものであり１部品の各々は、電子部品（
チップ）の導電ベースを構成している。この導電ベース
は、その中央に、超小型回路が前もって取付けられるア
イランド２５を中心に備える０本発明の装置では、ポン
ディングワイヤーは、電子部品のピンとなる導電ベース
の周囲部材３３と超小型回路との間を接続する。

側方ガイドには、孔２８が形成される０把持部１４の挾
み部１７及び１８は、孔２８に貫入して、金属ストリッ
プの導電ベースへの１つのポンディング作業を終えると
、ワイヤーポンディングを次の個所に接続できるように
装置を移動するとき、加工物支持台３の押え部２４と加
熱部１８と構造体２２の移動中金属ストリップ２４を把
持してこれを保持する。

添付図面には、空気圧により作動する装置用の作動空気
供給一機関ホースについても図示しである。

第２ユニット２については、その軸線は、第１ユニット
ｌの軸線と直交しており、これをＹ軸とする。

第２ユニット２は、ｆ：ｔＳｌユニット１の外部支持ハ
ウジング及びその内側に位置する移動部材と同様な構造
体、すなわち、環状空間を形成する固定した外側支持ハ
ウジング５′と、既に説明した移動部材６と同じように
軸線方向に移動する多角形外面の空気により支持される
移動部材６′とからなる。第２ユニット２は、第１ユニ
ット１よりも高い位置に位置づけられる。

移動部材６′の第１ユニット１に面する端部６’Ａには
、針状細管（ｃａｐｉｌｌａｒｙ　ｎｅｅｄｌｅ）　２
９を支持する超音波変換器２８からなる公知の工作ヘッ
ドが設けられる。この工作ヘッドは、アメリカ合衆国特
許第４６１０３８７号明細書に記載されたように構成し
てよい、しかしながら、この工作ヘッドは、このアメリ
カ合衆国特許に記載されたものよりも簡単なものにする
ことが好ましく、この特許明細書中で符号２，３．４及
び４′で示され回転ピン６を上下方向に移動するのに用
いられる部材を省略してよい。この回転ピンは、本件出
願の添付図面では符号３４で示すものであり、移動部材
６′から突出する互いに向い合ったアーム３５の各端部
で支持されている。

上述した実施例について、本発明の装置の動作を説明す
る。電子部品用のポンディングワイヤーを接続する金属
ストリップ２４は、加工物保持台３に置かれて、第２図
及び第３図に示した矢印Ｘの方向に側方ガイド２３内で
スライドされる。押え部１５と加熱部材１６の間に位置
づけられると、押え部と加熱部材とは、第２図に示した
矢印Ｇの方向に適切に移動して金属ストリップ２４を把
持しこれを固定する。工作ヘッド４は、Ｙ軸方向に移動
できるので、針状細管２９を回転させることにより、接
続すべきポンディングワイヤーを第１図の矢印Ｚの方向
に移動して金属ストリップ２４の所望の個所と接続する
。工作ヘッド４のＹ軸方向での移動を制御するため、工
作ヘッド４は、エンコーダー１３に類似した別なエンコ
ーダーが設けられる。金属ストリップのＸ軸方向の移動
と工作ヘッド４の回転軸３４を中心とする移動等を制御
することにより、電子部品を接合するポンディングワイ
ヤーを、金属ストリップ２４のいずれの方向へも接続で
きる。

ポンディング作業を終えると、把持部の挾み部１７及び
１８は、固く締まり、これら挾み部は側方カイト２３に
形成された孔２８を貫通して、次のポンディングワイヤ
ーの接続を行う位置で金属ストリップをクランプする。

この個所で押え部１５がＬ昇（第２図における矢印Ｇの
方向）し、加熱部材１６が下降して金属ストリップ２４
は。

押え部と加熱部間に挾まれなくなる。

次のチップ３０での作業を行うためワンステップ分金屈
ストリップを進めるため、移動部材６を、金属ストリッ
プ２４が挿入された方向（第２図に示す矢印Ｗの方向）
にワンステップ分移動させる。押え部１５と、加熱部１
６と、加工物支持台３の構造体２２とは、結果的には、
移動部材６に取付けられて移動するが、金属ストリップ
２４は移動せず、把持部１４に固定されたままになって
いる。

この移動を終えると、押え部１５と加熱部材１６とは、
互いに接近し、一方、把持部１４が開く０次いで、移動
部材６が、前とは反対の方向（すなわち、第２図におけ
る矢印Ｘの方向に）ワンステップ分移動する。このため
、ポンディング作業が必要となる新たなチップ３０が、
ポンディング位置に移動することになる。

ポンディング用の針状細管２９の下でのチップ３０の正
確な位置づけは、加熱部材１６とは反対側の位置にある
移動部材６と外部支持ハウジング５間に設けた位置セン
サー１３により制御される。この制御を、移動部材６を
進めるモーター制御システムと組合わせることにより、
移動部材を、加工物の種々の寸法を考慮に入れた所定の
プログラムに従って移動できる。

これらの動き、すなわち、Ｘ軸方向における加工物の移
動及びＹ軸方向における工作ヘッドの移動は、金属スト
リップ２４の終わりに来るまで、ポンディング作業を行
うべきユニット、すなわちチップ毎に繰り返される。金
属ストリップ２４は、加工物支持台３に供給されて、ポ
ンディング作業を終えると、空気ピストン、摩擦モータ
ー（ｆｒｉｃｔｉｏｎ　ｍｏｔｏｒ）等の公知の機構（
添付図面に図示しておらず本発明の一部をなすものでは
ない）により加工物支持台から取出される。ここに説明
した実施例では、金属ストリップ供給機構を設けていな
い、しかしながら、この機構を、族ネジと機械的なガイ
ドを備えた公知の回転式モーターを用いて、すなわち、
ｆｊＳ１ユニット及び第２ユニットに設けたリニアモー
ター及び空気クッションを用いることな〈実施できる。

この場合、Ｘ軸とＹ軸とは、依然として離れており、ま
た、把持部１４も、加工物を支持するユニットの外側ハ
ウジングに依然として固定される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ポンディング・ワイヤーを電子部品に接続す
るのに用いた場合の本発明の装置の斜視図を示すもので
あり、第２図は、第１図の線ＩＩ　−Ｈにおける概略断
面図を示すものであり、第３図は、加工を施すべき加工
物を供給するために用いる把持部を示した第１図の詳細
を示すものであり、第４図は、第３図の矢印Ａ方向から
見た図であって、簡明化のため一部の部品を断面で示し
たものである。 １・・・ｉＲ１ユニット、２・・・第２ユニット、３・
１４・１５・１６・・・加工物支持・クランプ機構、４
・・・工作ヘッド、６・・・移動部材、７・・・空気軸
受、９・・・コイル、１０及び１１・・・固定子、１３
・・・位置センサー、２４・・・加工物

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ボンディング・ワイヤーを電子部品に接続すること
   等の加工物の位置づけ及び加工を行うために２本の直交
   軸線（Ｘ−Ｙ）に沿って移動する装置において、該直交
   軸線（Ｘ−Ｙ）に、互いに重なり合わない２つのユニッ
   ト（１、２）を位置づけ、これらのうち第１のユニット
   （１）は、Ｘ軸に沿って位置づけられて、加工物（２４
   ）を支持し把持する機構（３、１４、１５、１６）を備
   え、一方、第２のユニットは、Ｙ軸に沿って位置づけら
   れて、加工物（２４）に加工を施す工作ヘッド（４）を
   支持することを特徴とする装置。 ２）加工物（２４）を支持し把持する前記機構（３、１
   ４、１５、１６）は、加工物保持台（３）と、前記第１
   ユニット（１）の固定ハウジング（５）に固定され移動
   部材（１８）を備えた把持部（１４）と、加工孔（１９
   ）が形成された押え部材（１５）と、加熱部材（１６）
   とからなり、押え部材（１５）と加熱部材（１６）と把
   持部（１４）と加工物支持台（３）とは、加工物（２４
   ）用の送り機構をも構成することを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載した装置。 ３）Ｘ軸方向に位置づけられた前記第１ユニット（１）
   は、前記固定された外部ハウジング（５）と、その内側
   にある固定空気軸受（７）と、該空気軸受（７）により
   支持される移動多角形部材（６）と、リニアモーターの
   固定支（１１）と、該移動多角形部材（６）に取付けら
   れた、該リニアモーターの巻線（６）とからなり、前記
   移動多角形部材（６）は、前記押え部材（１５）と加熱
   部材（１６）と加工物支持台（３）とを支持し、該加工
   物支持台（３）は、該移動多角形部材（６）の軸線と平
   行であることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第
   ２項に記載した装置。 ４）前記第１ユニット（１）の外側固定ハウジング（５
   ）の内側で、直線円コーダー（１３）をＸ軸の方向に設
   けて該固定ハウジング（５）に対する前記移動部材（６
   ）の位置を測定することを特徴とす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した装置。 ５）前記加熱部材（１６）における加工位置の中心は、
   前記位置センサー（１３）の移動部品（１３Ｂ）を通る
   中心線と同一の平面に位置し、該平面は、前記内側にあ
   る移動部材（６）の移動方向に対して直角であることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれ
   かに記載した装置。 ６）前記第２ユニットは、Ｙ軸方向に位置づけられると
   ともに、外側固定ハウジング（５′）と、その内側にあ
   って空気軸受により支持されリニアモーターによって動
   かされる移動多角形部材（６′）であって、該リニアモ
   ーターが取付けられた端部とは反対側の端部に工作ヘッ
   ド（４）を備えたものとからなることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項ないし第５項のいずれかに記載した装
   置。 ７）前記加工ヘッド（４）は、細い針状部材（２９）を
   支持する回転自在に取付けた超音波変換機（２８）から
   なることを特徴とする特許請求の範囲第６項に記載した
   装置。