JP3525892B2 - 電子部品のボンディング装置およびボンディングツール - Google Patents
電子部品のボンディング装置およびボンディングツールInfo
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Description
品などの電子部品を基板の電極などの被接合面にボンデ
ィングする電子部品のボンディング装置およびボンディ
ングツールに関するものである。
ボンディングする方法として、超音波圧接を用いる方法
が知られている。この方法は、電子部品を被接合面に対
して押圧しながら電子部品に超音波振動を与え、接合面
を微小に振動させて摩擦を生じさせることにより接合面
を密着させるものである。この方法に用いられるボンデ
ィングツールは、振動発生源である超音波振動子の振動
を電子部品に伝達させる細長形状の棒体であるホーンを
有しており、このホーンに備えられた接合作用部によっ
て電子部品に荷重と振動を作用させながら、電子部品を
被接合面に圧着してボンディングするようになってい
る。
(荷重と振動)が作用するため、繰り返し使用によって
電子部品との当接面が摩耗しやすい。このため、接合作
用部をホーンに対して着脱自在に構成し、摩耗によって
部品が損耗した場合には接合作用部のみを交換すること
が行われる。この接合作用部は、一般に耐摩耗性の観点
やホーンへの強固な締結を実現する目的で、超硬合金な
ど硬度が高く靭性に優れた材質を用いることが望まし
い。
類によっては、電子部品に当接する接合作用部の当接面
の性状によって接合品質が左右される場合がある。例え
ば平滑でない表面を有する電子部品の場合に、前述のよ
うな高硬度材質の接合作用部を用いると、当接面に滑り
が生じて振動伝達が良好に行われないという難点があ
る。またこの難点を解消する目的で、交換式の接合作用
部の材質として電子部品との当接面に滑りを生じにくい
軟質の材料を用いると、ホーンへの装着部の接触面が締
結荷重によって変形し、強固な締結が妨げられて振動伝
達特性の再現性が確保できなくなる。
いられるボンディングツールには、交換式の接合作用部
の材質設定に起因して、ホーンから接合作用部への振動
伝達特性の再現性や接合作用部から電子部品への振動伝
達が確保されず、接合品質が安定しないという問題点が
あった。
伝達を確保して安定した品質のボンディングを行うこと
ができる電子部品のボンディング装置およびボンディン
グツールを提供することを目的とする。
のボンディング装置は、電子部品に荷重と振動を作用さ
せながらこの電子部品を被接合面に圧着する電子部品の
ボンディング装置であって、前記電子部品に当接するボ
ンディングツールと、このボンディングツールを前記電
子部品に押圧する押圧手段とを備え、前記ボンディング
ツールは、横長のホーンと、このホーンに振動を付与す
る振動子と、前記ホーンの定在波振動の腹に相当する位
置に着脱自在に締結され前記電子部品に荷重と振動を作
用させる接合作用部とを有し、この接合作用部は、硬質
材料より成り前記ホーンに締結される本体部と、前記硬
質材料より軟質の金属材料より成り前記本体部から下方
に延出して電子部品に当接する当接部とで構成される。
ールは、電子部品に荷重と振動を作用させながらこの電
子部品を被接合面に圧着するボンディングツールであっ
て、横長のホーンと、このホーンに振動を付与する振動
子と、前記ホーンの定在波振動の腹に相当する位置に着
脱自在に締結され前記電子部品に荷重と振動を作用させ
る接合作用部とを有し、この接合作用部は、硬質材料よ
り成り前記ホーンに締結される本体部と、前記硬質材料
より軟質の金属材料より成り前記本体部から下方に延出
して電子部品に当接する当接部とで構成される。
される接合作用部を、硬質材料より成りホーンに締結さ
れる本体部と、この硬質材料より軟質の金属材料より成
り本体部から下方に延出して電子部品に当接する当接部
とで構成することにより、ホーンから接合作用部への振
動伝達特性を保つとともに、電子部品との当接面の良好
な振動伝達を確保することができる。
参照して説明する。図1は本発明の一実施の形態の電子
部品のボンディング装置の正面図、図2は本発明の一実
施の形態の電子部品のボンディングツールの上下反転斜
視図、図3は本発明の一実施の形態の電子部品のボンデ
ィングツールの正面図、図4、図5は本発明の一実施の
形態の電子部品のボンディングツールの部分断面図であ
る。
ング装置の全体構造を説明する。1は支持フレームであ
って、その前面には第1昇降板2と第2昇降板3が昇降
自在に設けられている。第1昇降板2にはシリンダ4が
装着されており、そのロッド5は第2昇降板3に結合さ
れている。第2昇降板3にはボンディングヘッド10が
装着されている。支持フレーム1の上面にはZ軸モータ
6が設けられている。Z軸モータ6は垂直な送りねじ7
を回転させる。送りねじ7は第1昇降板2の背面に設け
られたナット8に螺合している。したがってZ軸モータ
6が駆動して送りねじ7が回転すると、ナット8は送り
ねじ7に沿って上下動し、第1昇降板2や第2昇降板3
も上下動する。
である基板46は基板ホルダ47上に載せられており、
基板ホルダ47はテーブル48上に載せられている。テ
ーブル48は可動テーブルであって、基板46をX方向
やY方向へ水平移動させ、基板46を所定の位置に位置
決めする。テーブル48は電子部品40に対して基板4
6を相対的に移動させる位置決め手段となっている。
に装着されている。44はカメラ42から前方へ延出す
る鏡筒である。カメラ42を一軸テーブル43に沿って
前進させ、鎖線で示すように鏡筒44の先端部をボンデ
ィングツール14の下面に吸着して保持された接合物と
してのバンプ付きの電子部品40と基板46の間に位置
させ、その状態で電子部品40と基板46の位置をカメ
ラ42で観察する。
れた電子部品40や基板46の画像を認識してこれらの
位置を検出する。50は主制御部であり、モータ駆動部
51を介してZ軸モータ6すなわちボンディングヘッド
10の昇降動作を制御し、テーブル制御部52を介して
テーブル48すなわち基板46の位置決めを行う。また
主制御部50は、認識部53によって検出された電子部
品40と基板46の位置より、水平面内における両者の
位置ずれを演算し、この位置ずれを補正するようにテー
ブル48を駆動する。さらに主制御部50には、荷重制
御部54と吸引装置56が接続されている。
54を介して主制御部50に接続されており、シリンダ
4のロッド5の突出力すなわちボンディングツール14
で電子部品40のバンプを基板46に押し付ける押圧荷
重が制御される。吸引装置56は主制御部50からの指
令によってボンディングツール14による電子部品40
の吸引・吸引解除を行う。振動子17は、超音波振動子
駆動部55を介して主制御部50に接続されており、主
制御部50からの指令に従って超音波振動を行う。
部にはホルダ12が結合されている。ホルダ12にはブ
ロック13が装着され、ブロック13にはボンディング
ツール14が固定されている。ブロック13の側部の突
部13aは吸引装置56に接続されている。以下、図
2、図3を参照してボンディングツール14について説
明する。
グツール14は横長のホーン15を主体としている。ホ
ーン15は細長形状の棒状体であり、平面視してその両
側部からセンターへ向って次第に幅狭となるテーパ面1
5aを有している。ホーン15のセンターには接合作用
部30(圧着子)が下方へ突出して着脱自在に装着され
ている。図1において、ブロック13の側面に設けられ
た突部13aには吸着パッド19が装着されている。
2に連通する真空吸引孔16a,16bが形成されてお
り、吸着パッド19はホーン15の上面の真空吸引孔1
6bに嵌合している。したがって吸着パッド19に接続
された吸引装置56(図1)を駆動してエアを吸引する
ことにより、接合作用部30に開口した吸着孔32(図
5)から真空吸引し、この接合作用部30の下面にバン
プ付きの電子部品40を真空吸着して保持することがで
きる。
0aおよび本体部30aから下方に突出した当接部30
bとで構成されており、振動と押圧手段(シリンダ4)
の押圧荷重を電子部品40に作用させる。接合作用部3
0は電子部品40を吸着して保持するとともに、ボンデ
ィング時には当接部30bが電子部品40の上面に当接
して電子部品40を基板46に対して押圧する。
所には、リブ15cがホーン15と一体的に設けられて
いる。ブロック13への取り付けバランスを良くするた
めに、4個のリブ15cはホーン15のセンターの接合
作用部30を中心として平面視して対称に突設されてい
る。ボンディングツール14は、リブ15cに形成され
た貫通孔20にボルトを螺入することにより、ブロック
13の下面に着脱自在に装着されている。
動付与手段である振動子17が装着されている。振動子
17を駆動することにより、ホーン15には縦振動(ホ
ーン15の長手方向の振動)が付与され、接合作用部3
0は水平方向a(ホーン15の長手方向)に振動する。
図3(a),(b)に示すように、ホーン15の形状は
両端部から中央部に向かって側面のテーパ面15aおよ
び上下面のテーパ面15bを経て順次幅および高さが絞
られた形状となっている。
0に伝達される経路において超音波振動の振幅は増幅さ
れ、接合作用部30には振動子17が発振する振幅以上
の振動が伝達され、この振動は当接部30bを介して電
子部品40に伝達される。この電子部品40への振動伝
達においては、振動子17によってホーン15を介して
伝達される縦振動のみならず、ホーン15の縦振動によ
って突出形状の接合作用部30に誘起される曲げ振動が
重畳して伝達される。
の構成および接合作用部30のホーン15への装着につ
いて説明する。図4、図5に示すように、接合作用部3
0は、ホーン15に装着される本体部30aおよび本体
部30aから下方に延出して電子部品40の上面に当接
する当接部30bより成る。本体部30aは、ホーン1
5との強固な締結を可能とするため高い硬度を有し靱性
に優れた硬質材料である超硬合金で製作される。
際してはボンディング対象の電子部品40との適合性が
考慮される。本実施の形態に示す例では、SAWフィル
タなど振動伝達時に滑りを生じやすい電子部品を対象と
することから、本体部30aに用いられる超硬合金と比
較して軟質の金属材料であるステンレス鋼などの材質が
選定される。当接部30bには、吸着孔32が当接部3
0bの下面の当接面31に開孔して設けられている。
は上下方向に貫通する貫通孔15hが設けられている。
この貫通孔15hは、ホーン15に振動子17により誘
起される定在波振動の腹に相当する位置にホーン15の
長さ方向に直交して設けられており、貫通孔15hの上
部および下部にはそれぞれ内テーパ部15g、15eが
設けられている。
設けられ、内ねじ部30cの外周面は内テーパ部15e
に対応した外テーパ部30dとなっている。嵌合部材3
4は内テーパ部15dに嵌合する外テーパ部34aを有
しており、嵌合部材34の内孔34bには外ねじ部材3
3が挿通する。外ねじ部材33の下部には本体部30a
の内ねじ部30cと螺合する外ねじ部33aが設けられ
ており、外ねじ部材33の内部には中間部の側面に開口
し下端部まで連通する吸引孔33bが形成されている。
ように本体部30aの外テーパ部30dを内テーパ部1
5eに、嵌合部材34の外テーパ部34aを内テーパ部
15gにそれぞれ嵌合させた状態で、外ねじ部材33を
嵌合部材34の内孔34bに挿通させ、外ねじ部33a
を本体部30aの内ねじ部30cと螺合させて締め付け
る。これにより本体部30aの外テーパ部30dは、外
ねじ部材33によってホーン15のテーパ部15eに押
しつけられ固定締結される。
嵌合部材34の外テーパ部34aは内テーパ部15gに
押しつけられた状態で締結される。したがって、外ねじ
部33aおよび内ねじ部30cは接合作用部30と嵌合
部材34とを結合する締結手段となっている。
ン15に締結した状態では、貫通孔15hの下部は接合
作用部30の本体部30aによって、また上部は嵌合部
材34および外ねじ部材33によってそれぞれ密封さ
れ、貫通孔15hの内部には上下を密封された内部空間
15iが形成される。内部空間15iには吸引孔16a
が開口しており、吸引孔16aから真空吸引することに
より、内部空間15iが真空吸引される。また外ねじ部
材33が本体部30aの内ねじ部30cに螺合した状態
では、吸引孔33bが接合作用部30の当接面31に開
口した吸着孔32と連通し、吸着孔32は吸引孔33b
を介して内部空間15iと連通する。すなわちこの締結
状態においてホーン15に設けられた真空吸引孔16a
は、内部空間15iを介して吸着孔32と連通する。
接合作用部30を着脱自在に交換可能なボンディングツ
ールにおいて、接合作用部30の装着時の振動伝達特性
を常に良好に確保することができる。すなわち、本実施
の形態に示すボンディングツールでは、ホーン15に締
結される本体部30aの材質として強固な締結が可能な
超硬合金などの硬質材料を用いるようにしていることか
ら、接合作用部30は十分な面圧でホーン15に締結さ
れる。
の種類に応じて接合作用部30の当接部30bの材質を
軟質の金属材料とした場合にあっても、接合作用部30
全体を軟質の金属材料で製作する場合に生じる締結力不
足が発生せず、常に良好な振動伝達特性を再現すること
ができる。
結される接合作用部を、硬質材料より成りホーンに締結
される本体部と、この硬質材料より軟質の金属材料より
成り本体部から下方に延出して電子部品に当接する当接
部とで構成したので、ホーンから接合作用部への振動伝
達特性を保つとともに、電子部品との当接面の良好な振
動伝達を確保することができる。
グ装置の正面図
グツールの上下反転斜視図
グツールの正面図
グツールの部分断面図
グツールの部分断面図
Claims (2)
- 【請求項1】電子部品に荷重と振動を作用させながらこ
の電子部品を被接合面に圧着する電子部品のボンディン
グ装置であって、前記電子部品に当接するボンディング
ツールと、このボンディングツールを前記電子部品に押
圧する押圧手段とを備え、前記ボンディングツールは、
横長のホーンと、このホーンに振動を付与する振動子
と、前記ホーンの定在波振動の腹に相当する位置に着脱
自在に締結され前記電子部品に荷重と振動を作用させる
接合作用部とを有し、この接合作用部は、硬質材料より
成り前記ホーンに締結される本体部と、前記硬質材料よ
り軟質の金属材料より成り前記本体部から下方に延出し
て電子部品に当接する当接部とで構成されることを特徴
とする電子部品のボンディング装置。 - 【請求項2】電子部品に荷重と振動を作用させながらこ
の電子部品を被接合面に圧着するボンディングツールで
あって、横長のホーンと、このホーンに振動を付与する
振動子と、前記ホーンの定在波振動の腹に相当する位置
に着脱自在に締結され前記電子部品に荷重と振動を作用
させる接合作用部とを有し、この接合作用部は、硬質材
料より成り前記ホーンに締結される本体部と、前記硬質
材料より軟質の金属材料より成り前記本体部から下方に
延出して電子部品に当接する当接部とで構成されること
を特徴とする電子部品のボンディングツール。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2000381889A JP3525892B2 (ja) | 2000-12-15 | 2000-12-15 | 電子部品のボンディング装置およびボンディングツール |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP5950994B2 (ja) * | 2014-12-26 | 2016-07-13 | 株式会社新川 | 実装装置 |
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