(57)【要約】【課題】機構設計の自由度が高く、圧力センサで検出するキャピラリの押圧荷重の拡大率を自由に設定できる。【解決手段】一端部にキャピラリ３が固定された超音波ホーン１と、超音波ホーン１がホーン固定ねじ６で固定されたボンディングアーム５とを備えている。ボンディングアーム５には、上面に圧力センサ１０を配設するセンサ配設穴５ａが形成されており、センサ配設穴５ａに配設された圧力センサ１０は予圧用ねじ１１でボンディングアーム５に固定されている。またボンディングアーム５は、超音波ホーン１の重心高さと同じ高さで、かつ支軸７を中心としてボンディングアーム５を回転させた際の慣性モーメントがバランスする点に薄肉部よりなる支点５ｂを形成している。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端部にキャピラリが固定された超音波ホーンと、この超音波ホーンが固定されたボンディングアームとを備えたワイヤボンディング装置において、前記ボンディングアームの部位内に前記キャピラリによる押圧荷重を検出する圧力センサを設けたことを特徴とするワイヤボンディング装置。
【請求項２】
前記ボンディングアームには、上面に圧力センサを配設するセンサ配設穴が形成されており、このセンサ配設穴に配設された圧力センサは予圧用ねじでボンディングアームに固定されていることを特徴とする請求項１記載のワイヤボンディング装置。
【請求項３】
前記ボンディングアームには、側面に前記圧力センサが配設されるセンサ配設穴が形成されており、このセンサ配設穴に配設された圧力センサは予圧用ねじでボンディングアームに固定されていることを特徴とする請求項１記載のワイヤボンディング装置。
【請求項４】
前記予圧用ねじは、前記超音波ホーンを前記ボンディングアームに固定するホーン固定ねじと別部材よりなることを特徴とする請求項２又は３記載のワイヤボンディング装置。
【請求項５】
前記予圧用ねじは、前記超音波ホーンを前記ボンディングアームに固定するホーン固定ねじを兼用していることを特徴とする請求項２又は３記載のワイヤボンディング装置。
【請求項６】
前記ボンディングアームは、超音波ホーンの重心高さと同じ高さで、かつ支軸を中心としてボンディングアームを回転させた際の慣性モーメントがバランスする点に薄肉部よりなる支点を形成してなることを特徴とする請求項１、２又は３記載のワイヤボンディング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤボンディング装置に係り、特にキャピラリの押圧荷重を検出する圧力センサを備えたワイヤボンディング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、キャピラリの押圧荷重を検出する圧力センサを備えたワイヤボンディング装置として、例えば特許文献１及び２が挙げられる。
特許文献１においては、超音波ホーンはボンディングアームに保持されており、超音波ホーンとボンディングアームとの結合部に圧力センサを設けている。特許文献２においては、トランスデューサ（超音波ホーン）はトランスデューサホルダ（ボンディングアーム）に保持されており、ボンディングアームはアクチュエータで駆動される本体部に固定されている。そして、ボンディングアームと本体部の結合部に圧力センサを設けている。
【特許文献１】特開２００３−２５８０２１号公報
【特許文献２】米国特許第６，４２５，５１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１は、超音波ホーンとボンディングアームとの結合部に圧力センサを設けているので、超音波ホーン交換時には圧力センサもボンディングアームより取り外される。このため、超音波ホーン交換の度に分解、組立及び荷重校正が必要で作業性が悪い。また特許文献１及び２は、いずれも作用が異なる部材間に設けているので、圧力センサを配設する位置が限定され、機構設計の自由度が低く、圧力センサで検出するキャピラリの押圧荷重の拡大率が限定される。
【０００４】
本発明の第１の課題は、機構設計の自由度が高く、圧力センサで検出するキャピラリの押圧荷重の拡大率を自由に設定できるワイヤボンディング装置を提供することにある。
【０００５】
本発明の第２の課題は、超音波ホーン交換の際における分解、組立及び荷重校正等の作業の削減が図れるワイヤボンディング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための本発明の請求項１は、一端部にキャピラリが固定された超音波ホーンと、この超音波ホーンが固定されたボンディングアームとを備えたワイヤボンディング装置において、前記ボンディングアームの部位内に前記キャピラリによる押圧荷重を検出する圧力センサを設けたことを特徴とする。
【０００７】
上記課題を解決するための本発明の請求項２は、上記請求項１において、前記ボンディングアームには、上面に圧力センサを配設するセンサ配設穴が形成されており、このセンサ配設穴に配設された圧力センサは予圧用ねじでボンディングアームに固定されていることを特徴とする。
【０００８】
上記課題を解決するための本発明の請求項３は、上記請求項１において、前記ボンディングアームには、側面に前記圧力センサが配設されるセンサ配設穴が形成されており、このセンサ配設穴に配設された圧力センサは予圧用ねじでボンディングアームに固定されていることを特徴とする。
【０００９】
上記課題を解決するための本発明の請求項４は、上記請求項２又は３において、前記予圧用ねじは、前記超音波ホーンを前記ボンディングアームに固定するホーン固定ねじと別部材よりなることを特徴とする。
【００１０】
上記課題を解決するための本発明の請求項５は、上記請求項２又は３において、前記予圧用ねじは、前記超音波ホーンを前記ボンディングアームに固定するホーン固定ねじを兼用していることを特徴とする。
【００１１】
上記課題を解決するための本発明の請求項６は、上記請求項１、２又は３において、前記ボンディングアームは、超音波ホーンの重心高さと同じ高さで、かつ支軸を中心としてボンディングアームを回転させた際の慣性モーメントがバランスする点に薄肉部よりなる支点を形成してなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１は、圧力センサをボンディングアームの部位に設けるので、圧力センサを配設する部位により、検出するキャピラリの押圧荷重の拡大率が異なる。従って、機構設計の自由度が高い。
請求項２又は３の構成において、請求項４のように予圧用ねじをホーン固定ねじと別部材にすると、超音波ホーン交換時も圧力センサはボンディングアームに保持されているので、分解、組立及び荷重校正が不要で作業性に優れている。
請求項２又は３の構成において、請求項５のように予圧用ねじをホーン固定ねじと兼用させると、超音波ホーンの締め付けの際の軸力を圧力センサで直接センシングしながら管理することができ、また部品点数を減らすことができる。
請求項６は、圧力センサに作用する支点を超音波ホーンの重心上に設定しているので、装置を高速駆動させた場合における振動の低減が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明のワイヤボンディング装置の第１の実施の形態を図１により説明する。超音波ホーン１の一端部にはワイヤ２が挿通されたキャピラリ３が固定されており、超音波ホーン１の他端部にはキャピラリ３を超音波振動させる超音波振動子４が固定されている。超音波ホーン１はボンディングアーム５にホーン固定ねじ６で固定されており、ボンディングアーム５は支軸７に揺動自在に支持されている。なお、図示しないが、ボンディングアーム５の他端はリニアモータに連結されており、該リニアモータによって上下駆動される。
【００１４】
ボンディングアーム５には、上面に圧力センサ１０を配設するセンサ配設穴５ａが形成されており、センサ配設穴５ａに配設された圧力センサ１０は予圧用ねじ１１でボンディングアーム５に固定されている。圧力センサ１０の下方部に超音波ホーン１の重心高さと同じ高さで、かつ支軸７を中心としてボンディングアーム５を回転させた際の慣性モーメントがバランスする点に薄肉部よりなる支点５ｂを形成するように、センサ配設穴５ａから下方に、また下面から上方にそれぞれスリット５ｃ、５ｄが形成されている。
【００１５】
そこで、ワイヤ２がワークのボンド点８に押し付けられると、この押圧荷重がキャピラリ３及び超音波ホーン１を介してボンディングアーム５に伝達される。ボンディングアーム５の支点５ｂは薄肉部となっているので、この支点５ｂの変形により圧力センサ１０に圧力が作用し、圧力センサ１０は押圧荷重を検出して検出信号を出力する。これにより、従来と同様にボンディングアーム５を上下駆動するモータを制御し、押圧荷重が所定の値になるように制御する。
【００１６】
このように、圧力センサ１０はボンディングアーム５の部位内に予圧用ねじ１１で固定されているので、超音波ホーン交換のために、超音波ホーン１をボンディングアーム５より取外しても、圧力センサ１０はボンディングアーム５のセンサ配設穴５ａ内に保持されている。従って、超音波ホーン１を交換しても圧力センサ１０を組立及び荷重校正（予圧調整）する必要がなく、作業性に優れている。
【００１７】
また、キャピラリ３からの荷重は、キャピラリ３から支点５ｂまでの寸法Ｌ１と支点５ｂから圧力センサ１０の中央部までの寸法Ｌ２の比、Ｌ１／Ｌ２で拡大することになる。従って、入力に対して圧力センサ１０で大きな値で感知することができ、精密荷重制御が容易となる。更に、支点５ｂを超音波ホーン１の重心高さと同じ高さで、かつ支軸７を中心としてボンディングアーム５を回転させた際の慣性モーメントのバランスする部位にすることにより、装置をＸＹＺ軸に高速駆動させた場合においても振動が喚起されにくくすることができる。
【００１８】
本発明のワイヤボンディング装置の第２の実施の形態を図２により説明する。本実施の形態は、前記第１の実施の形態（図１）と超音波ホーン１のボンディングアーム５への取付け構造が異なるのみである。そこで、前記実施の形態と同じ又は相当部材及び部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。以下、図３以降の図においても同様である。ボンディングアーム５には超音波ホーン１の取付け穴の部分に前面の側方より割り溝５ｅが形成され、ホーン固定ねじ６を締め付けることにより超音波ホーン１はボンディングアーム５に固定される。このような構造にも適用でき、前記実施の形態と同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００１９】
本発明のワイヤボンディング装置の第３の実施の形態を図３により説明する。ホーン固定ねじ６に対応したボンディングアーム５の両側面には、圧力センサ１０が挿入することができるセンサ配設穴５ｆが形成されており、このセンサ配設穴５ｆに配設された圧力センサ１０はホーン固定ねじ６でボンディングアーム５に固定されている。即ち、本実施の形態においては、超音波ホーン１を固定するホーン固定ねじ６は予圧用ねじを兼用している。またセンサ配設穴５ｆに対応したボンディングアーム５の下面からセンサ配設穴５ｆの上方までスリット５ｇが形成されている。
【００２０】
本実施の形態においても、キャピラリ３の押圧荷重はキャピラリ３及び超音波ホーン１を介してボンディングアーム５に伝達され、圧力センサ１０の歪みによって検出される。ところで、現在、超音波ホーン１のボンディングアーム５への固定は、トルクレンチでトルク管理を行いながら締め付けている。本実施の形態においては、ホーン固定ねじ６は予圧用ねじを兼ねているので、ホーン固定ねじ６の締め付けの際の軸力を圧力センサ１０で直接センシングしながら管理することができる。更にホーン固定ねじ６が予圧用ねじを兼ねることにより、部品点数を減らすことができる。また超音波ホーン１交換のために、超音波ホーン１をボンディングアーム５より取外しても、圧力センサ１０はボンディングアーム５のセンサ配設穴５ｆに保持されるので、組立が容易で作業性に優れている。
【００２１】
本発明のワイヤボンディング装置の第４の実施の形態を図４により説明する。本実施の形態は、超音波ホーン１のボンディングアーム５への固定は、前記第２の実施の形態（図２）と同じである。即ち、ボンディングアーム５には超音波ホーン１の取付け穴の部分に前面の側方より割り溝５ｅが形成され、ホーン固定ねじ６を締め付けることにより超音波ホーン１はボンディングアーム５に固定される。また圧力センサ１０のボンディングアーム５への取付けは、前記第３の実施の形態（図３）と同じである。即ち、ホーン固定ねじ６に対応したボンディングアーム５の側面には、圧力センサ１０が挿入することができるセンサ配設穴５ｆが形成されており、このセンサ配設穴５ｆに配設された圧力センサ１０はホーン固定ねじ６でボンディングアーム５に固定されている。従って、本実施の形態においては、超音波ホーン１を固定するホーン固定ねじ６は予圧用ねじを兼用している。またセンサ配設穴５ｆに対応したボンディングアーム５の下面から割り溝５ｅの上方までスリット５ｇが形成されている。従って、本実施の形態においても前記第３の実施の形態と同様の効果が得られる。
【００２２】
本発明のワイヤボンディング装置の第５の実施の形態を図５により説明する。超音波ホーン１のボンディングアーム５への固定は、前記第１及び第３の実施の形態（図１及び図３）ではボンディングアーム５の前面よりホーン固定ねじ６で固定し、前記第２及び第４の実施の形態（図２及び図４）ではボンディングアーム５の下面よりホーン固定ねじ６で固定した。本実施の形態は、ボンディングアーム５の両側面よりホーン固定ねじ６で超音波ホーン１をボンディングアーム５に固定したタイプに適用した例を示す。
【００２３】
本実施の形態は、ホーン固定ねじ６の上方のボンディングアーム５の両側面には、図３の場合と同様に、圧力センサ１０を挿入することができるセンサ配設穴５ｆが形成されており、このセンサ配設穴５ｆに配設された圧力センサ１０は予圧用ねじ１１でボンディングアーム５に固定されている。またセンサ配設穴５ｆに対応した部分には、ボンディングアーム５の前面よりセンサ配設穴５ｆを通り越してスリット５ｈが形成されている。またスリット５ｈの下方部で超音波ホーン１の重心高さと同じ高さで、かつ支軸７を中心としてボンディングアーム５を回転させた際の慣性モーメントがバランスする点に薄肉部よりなる支点５ｂを形成するように、スリット５ｈから下方に、また下面から上方にそれぞれスリット５ｉ、５ｊが形成されている。
【００２４】
そこで、ワイヤ２がワークのボンド点８に押し付けられると、図１の場合と同様に、この押圧荷重がキャピラリ３及び超音波ホーン１を介してボンディングアーム５に伝達される。ボンディングアーム５の支点５ｂは薄肉部となっているので、この支点５ｂの変形により圧力センサ１０に圧力が作用し、圧力センサ１０は押圧荷重を検出して検出信号を出力する。
【００２５】
本実施の形態の場合も図１の場合と同様に、圧力センサ１０はボンディングアーム５の部位内に予圧用ねじ１１で固定されているので、超音波ホーン交換のために、超音波ホーン１をボンディングアーム５より取外しても、圧力センサ１０はボンディングアーム５のセンサ配設穴５ｆ内に保持されている。従って、超音波ホーン１を交換しても圧力センサ１０を組立及び荷重校正（予圧調整）する必要がなく、作業性に優れている。
【００２６】
また、キャピラリ３からの荷重は、キャピラリ３から支点５ｂまでの寸法Ｌ１と支点５ｂから圧力センサ１０の中央部までの寸法Ｌ２の比、Ｌ１／Ｌ２で拡大することになる。従って、入力に対して圧力センサ１０で大きな値で感知することができ、精密荷重制御が容易となる。更に、支点５ｂを超音波ホーン１の重心高さと同じ高さで、かつ支軸７を中心としてボンディングアーム５を回転させた際の慣性モーメントのバランスする部位にすることにより、装置をＸＹＺ軸に高速駆動させた場合においても振動が喚起されにくくすることができる。なお、本実施の形態は、ボンディング荷重のみではなく、キャピラリ３がボンド点８に接地した接地検出を検出できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明のワイヤボンディング装置の第１の実施の形態を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は一部断面正面図、（ｃ）は底面図である。
【図２】本発明のワイヤボンディング装置の第２の実施の形態を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は一部断面正面図、（ｃ）は底面図である。
【図３】本発明のワイヤボンディング装置の第３の実施の形態を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は一部断面正面図、（ｃ）は底面図である。
【図４】本発明のワイヤボンディング装置の第４の実施の形態を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は一部断面正面図、（ｃ）は底面図である。
【図５】本発明のワイヤボンディング装置の第５の実施の形態を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は一部断面正面図、（ｄ）は底面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１    超音波ホーン
１ａ    軸心
２    ワイヤ
３    キャピラリ
４    超音波振動子
５    ボンディングアーム
５ａ    センサ配設穴
５ｂ    支点
５ｃ，５ｄ    スリット
５ｆ    センサ配設穴
５ｇ，５ｈ，５ｉ，５ｊ    スリット
６    ホーン固定ねじ
１０    圧力センサ
１１    予圧用ねじ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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