JP7236782B2 - ワイヤボンディング装置 - Google Patents

Description

本発明は、ワイヤボンディング装置の構造に関する。

半導体ダイの電極と基板の電極との間をワイヤで接続するワイヤボンディング装置が用いられている。

これらのワイヤボンディング装置では、ボンディング対象物を載置するボンディングステージと、上側に取付けられた装置をＸＹ方向に駆動するＸＹ駆動機構とを架台の上に並べて配置し、ＸＹ駆動機構の上にボンディングアームの先端をＺ方向に駆動するボンディングヘッドを取付け、ボンディングアームの先端をＸＹＺ方向に駆動してワイヤのボンディング或いは半導体ダイのボンディングを行う構造が用いられている（例えば、特許文献１の図６参照）。

特許第３５３７８９０号明細書

従来技術のワイヤボンディング装置では、ＸＹ駆動機構、或いはＸＹ駆動機構の上に取付けられているボンディングヘッドがボンディングステージと干渉しないようにするために、ＸＹ駆動機構とボンディングヘッドをボンディングステージから離して配置する必要があった。このため、ボンディングヘッドの重心位置がＸＹ駆動機構の推力中心から離れてしまいＸＹ駆動機構でボンディングヘッドを駆動した際のボンディングヘッドの振動が大きくなり、ボンディング品質が低下する場合があった。また、ボンディングの速度を高速にすると振動が大きくなってしまい、ボンディングの速度を高くできないという問題があった。

そこで、本発明は、ワイヤボンディング装置の振動の低減とボンディングの高速化を目的とする。

本発明のワイヤボンディング装置は、載置面にボンディング対象物が載置されるボンディングステージと、ボンディングアームが取付けられるボンディングヘッドと、ボンディングヘッドをボンディングアームの長手方向であるＹ方向と、水平面内でＹ方向に直交する前後方向であるＸ方向とに駆動するＸＹ駆動機構と、ＸＹ駆動機構を支持するフレームと、を含むワイヤボンディング装置であって、ＸＹ駆動機構は、フレームに取付けられるＸ方向ガイドと、Ｘ方向ガイドによって上下方向に支持されると共にＸ方向にガイドされてＸ方向に移動し、上側にＸ方向モータのＸ方向可動子が取付けられるＸ方向スライダと、Ｘ方向スライダの下側に取付けられるＹ方向ガイドと、Ｙ方向ガイドによって上下方向に支持されると共にＹ方向にガイドされてＹ方向に移動し、ボンディングヘッドが取付けられるＹ方向スライダと、を備え、ＸＹ駆動機構は、ボンディングステージの載置面よりも上方且つボンディングステージのＹ方向後方で、上方向から見た際に、Ｙ方向ガイドの前方の一部がボンディングステージの載置面に重なるようにフレームに取付けられていること、を特徴とする。

このように、Ｙ方向ガイドの前方の一部がボンディングステージの載置面に重なるようにフレームに取付けるので、Ｙ方向ガイドとＸ方向モータの可動子とが取付けられるＸ方向スライダの位置をボンディングステージに近づけることができる。これにより、ＸＹ駆動機構のＸ方向の推力中心のＹ方向の位置となるＸ方向モータの可動子の中心位置をボンディングステージに近づけることができる。これにより、ボンディングヘッドの重心位置とＸ方向モータの可動子の中心位置とのずれ量の最大値を従来技術のワイヤボンディング装置よりも小さくすることができる。このため、ＸＹ駆動機構でボンディングヘッドをＸ方向に駆動した際にボンディングヘッドに加わるヨーイングモーメントを従来技術のワイヤボンディング装置よりも低減し、ボンディングヘッドの垂直軸周りの振動を低減することができ、ボンディング品質を向上させることができる。

本発明のワイヤボンディング装置において、ボンディングアームは、後端部がＸ方向に延びる回転軸の回りに回転自在に取付けられて前端がボンディングステージの載置面に接離する方向に移動可能にボンディングヘッドに取付けられており、回転軸の高さが、ボンディングステージの載置面に載置されたボンディング対象物のボンディング面と同一でもよい。

これにより、ボンディングの際にボンディングツールの先端をボンディング面に対して垂直方向に移動させることができ、ボンディングヘッドの剛性を高めることができる。また、これによりワイヤボンディング装置を高速化することができる。

本発明のワイヤボンディング装置において、ボンディングアームの前端がボンディングステージのＹ方向の中央に位置している際のＸ方向モータのＸ方向可動子によってＸ方向に移動される部品の集合体である負荷体の重心のＹ方向位置と、Ｘ方向可動子の中心のＹ方向位置とのＹ方向の距離が、ボンディングアームのＹ方向のストロークの１／１０よりも小さくてもよい。

これにより、負荷体の重心位置とＸ方向モータの可動子の中心位置とを近接させて、ＸＹ駆動機構でボンディングヘッドをＸ方向に駆動した際のボンディングヘッドの垂直軸周りの振動を低減してボンディング品質を向上させることができると共に、ボンディングの高速化を図ることができる。

本発明のワイヤボンディング装置において、ボンディングアームの前端がボンディングステージのＹ方向の中央に位置している際の負荷体の重心のＹ方向位置は、Ｘ方向可動子の中心のＹ方向位置と同一位置、又は、Ｘ方向可動子の中心のＹ方向位置よりもＹ方向後方としてもよい。

このように、ボンディングアームの前端がボンディングステージのＹ方向の中央に位置している際の負荷体の重心のＹ方向位置とＸ方向可動子の中心のＹ方向位置とを同一位置とすることにより、負荷体の重心位置とＸ方向モータの可動子の中心位置とのずれ量を最小にできる。このため、ＸＹ駆動機構でボンディングヘッドをＸ方向に駆動した際のボンディングヘッドの垂直軸周りの振動を更に低減してボンディング品質を向上させることができると共に、ボンディングの高速化を図ることができる。

また、ボンディングアームの前端がボンディングステージのＹ方向の中央に位置している際の負荷体の重心のＹ方向位置をＸ方向可動子の中心のＹ方向位置よりもＹ方向後方とすることにより、ボンディングアームの前端がボンディングステージの前端近傍に位置する場合のボンディングヘッドの垂直軸周りの振動をより低減することができ、ボンディング品質をより向上させることができる。

本発明のワイヤボンディング装置において、負荷体が、Ｙ方向ガイドと、Ｙ方向スライダと、ボンディングヘッドと、ボンディングアームとで構成されてもよい。

本発明のワイヤボンディング装置において、ボンディングヘッドには、撮像装置と、ボンディング対象物からの光を撮像装置に導く鏡筒とが取付けられており、負荷体が、Ｙ方向ガイドと、Ｙ方向スライダと、ボンディングヘッドと、ボンディングアームと、撮像装置と、鏡筒とで構成されてもよい。

本発明のワイヤボンディング装置において、Ｙ方向スライダは、ボンディングステージの載置面の上方でＹ方向に移動し、ボンディングアームは、ボンディングヘッドからＹ方向前方に向かって延びるようにボンディングヘッドに取付けられており、ボンディングヘッドは、ボンディングアームがボンディングステージの載置面の上方でＹ方向に移動するようにＹ方向スライダの下側に取付けられてもよい。

本発明のワイヤボンディング装置において、ボンディングアームの後端部は、２枚のばね板を十字型に交差させた十字板ばねによって回転自在にボンディングヘッドに取り付けられ、回転軸は、２枚のばね板の交差する線に沿った軸としてもよい。

ボンディングアームが十字板ばねによって回転軸の周りに回転支持されているので、回転軸受けなどのような摩擦抵抗がなく、回転に対する抵抗がほとんど発生しない。このため、微小なボンド荷重をワイヤ、接合物に印加することが可能になりボンディング精度を向上させることができる。

本発明のワイヤボンディング装置は、ワイヤボンディング装置の振動の低減とボンディングの高速化を図ることができる。

実施形態のワイヤボンディング装置を示す側面図であって、ボンディングアームの前端がボンディングステージのＹ方向の中央に位置している状態を示す図である。 ＸＹ駆動機構と、ＸＹ駆動機構に取付けられたボンディングヘッドと、ボンディングヘッドに取付けられたボンディングアームと鏡筒とを示す斜視図である。 ＸＹ駆動機構のＹ方向スライダと、Ｙ方向スライダに取付けられたボンディングヘッドとを示す斜視図である。 ＸＹ駆動機構のＹ方向可動子とＹ方向可動子のスライド機構とを示す斜視図である。 ＸＹ駆動機構のＹ方向スライダとＹ方向可動子ベースとを接続するクロスローラガイドを示す斜視図である。 図１に示すワイヤボンディング装置のボンディングアームの斜視図である。 ボンディングアームをボンディングヘッドに取付ける十字板ばねの構成を示す斜視図である。 図１に示すワイヤボンディング装置の側面図であって、ボンディングアームの前端がボンディングステージの前端近傍に位置している状態を示す図である。 図１に示すワイヤボンディング装置の側面図であって、ボンディングアームの前端がボンディングステージの後端近傍に位置している状態を示す図である。

以下、図面を参照しながら実施形態のワイヤボンディング装置１００について説明する。以下の説明では、ワイヤボンディング装置１００は、半導体ダイの電極と基板の電極との間をワイヤで接続するワイヤボンディング装置であるとして説明する。図１に示すように、ワイヤボンディング装置１００は、架台１１と、ボンディングステージ１２と、フレーム５０と、ＸＹ駆動機構３０と、ボンディングヘッド２０と、ボンディングアーム２１と、鏡筒２３とで構成されている。尚、以下の説明では、図１に示すように、ボンディングステージ１２からボンディングヘッド２０に向かうボンディングアーム２１の長手方向を前後方向であるＹ方向、水平面内でＹ方向と直交する方向をボンディング対象物の搬送方向であるＸ方向、上下方向をＺ方向として説明する。また、Ｙ方向マイナス側のボンディングステージ１２に向かう方向を前方、反対のＹ方向プラス側を後方、Ｘ方向プラス側を搬送方向、Ｚ方向プラス側を上方、Ｚ方向マイナス側を下方として説明する。

架台１１は図示しないワイヤボンディング装置１００のベースに固定されている。ボンディングステージ１２は、架台１１の前方の上側に取付けられている。ボンディングステージ１２の上面は、基板や半導体ダイ等のボンディング対象物が載置される載置面１２ａとなっている。また、基板等のボンディング対象物は、図示しない搬送装置によって載置面１２ａの上をＸ方向プラス側に向かって搬送される。

フレーム５０は、架台１１の上面に取付けられてＸＹ駆動機構３０を上方向から吊り下げる支持構造物である。フレーム５０は、架台１１の上に固定される柱５１と、柱５１の間を接続する大梁５２と、大梁５２から下方向に延びて下端にＸＹ駆動機構３０のＸ方向ガイド３１が取付けられる２つの支持アーム５３とで構成されている。

ＸＹ駆動機構３０は、フレーム５０から吊り下げ支持されて下側に取付けられたボンディングヘッド２０をＸＹ方向に駆動する。ＸＹ駆動機構３０は、Ｘ方向ガイド３１と、Ｘ方向スライダ３２と、Ｙ方向ガイド３３と、Ｙ方向スライダ３４と、Ｘ方向モータ４０と、Ｙ方向モータ４７とで構成されている。

Ｘ方向ガイド３１は、フレーム５０の２つの支持アーム５３の下端にそれぞれ１つずつ取付けられるＸ方向に延びる四角い棒状の部材で、側面に長手方向に延びる山形断面の突条部３１１が設けられている。

Ｘ方向スライダ３２は、２つのＸ方向スライド部材３２ａとＸ方向スライド板３２ｂとで構成されている。各Ｘ方向スライド部材３２ａは、Ｘ方向に延びる四角い棒状の部材で側面に受溝３２１が設けられている。受溝３２１は、長手方向に延びて、Ｘ方向ガイド３１の突条部３１１が嵌まり込むＶ字型の溝である。Ｘ方向スライド板３２ｂは、２つのＸ方向スライド部材３２ａの間を接続する板状部材で、側端にＸ方向スライド部材３２ａが上側に取付けられるフランジ部が設けられている。２つのＸ方向スライド部材３２ａは両側端の各フランジ部の上にボルトで締結されて固定されている。Ｘ方向スライダ３２のＸ方向スライド部材３２ａの受溝３２１にＸ方向ガイド３１の突条部３１１が嵌り込むと、Ｘ方向スライダ３２は、Ｘ方向ガイド３１によって上下方向に支持されると共に、Ｘ方向ガイド３１にガイドされてＸ方向に移動する。

Ｘ方向スライダ３２のＸ方向スライド板３２ｂの上側には、Ｘ方向モータ４０を構成するＸ方向可動子４１が取付けられている。また、フレーム５０の各支持アーム５３のＸ方向可動子４１の側には、Ｘ方向固定子４２がＸ方向可動子４１と対向するようにそれぞれ固定されている。Ｘ方向可動子４１とＸ方向固定子４２とはＸ方向スライダ３２をＸ方向に駆動するＸ方向モータ４０を構成する。また、Ｘ方向可動子４１の中心４３は、Ｘ方向モータ４０のＸ方向への推力中心となる。

図２に示すように、Ｙ方向ガイド３３は、２つのＹ方向ガイド部材３３ａと、２つのＹ方向ガイド部材３３ａが取付けられるＹ方向ガイドフレーム３３ｂとで構成されている。Ｙ方向ガイドフレーム３３ｂは、下側が開放でＹ方向に延びる溝形断面部材で、上側の凸部がＸ方向スライダ３２のＸ方向スライド板３２ｂの下側に取付けられている。

Ｙ方向ガイド部材３３ａは、Ｙ方向に延びる四角い棒状の部材で、側面に長手方向に延びる山形断面の突条部３３１が設けられている。２つのＹ方向ガイド部材３３ａは、各突条部３３１が対向するようにＹ方向ガイドフレーム３３ｂの下側の両側端部にそれぞれボルトで固定されている。Ｙ方向ガイド部材３３ａのＹ方向前方の端面は、Ｙ方向ガイドフレーム３３ｂのＹ方向前方の端面よりも少しＹ方向前方に向かって突出している。そして、Ｙ方向ガイド部材３３ａのＹ方向前方の端面は、ボンディングステージ１２の載置面１２ａのＹ方向後端面１２ｄから距離ｄだけＹ方向前方に突出している。

このように、Ｙ方向ガイド３３は、上方向から見た際に、前方の一部がボンディングステージ１２の載置面１２ａにｄだけ重なるようにＸ方向スライド板３２ｂの下側に取付けられている。また、Ｘ方向スライド板３２ｂは、Ｘ方向ガイド３１を介してフレーム５０に取付けられている。従って、Ｙ方向ガイド３３は、上方向から見た際に、Ｙ方向の前方の一部がボンディングステージ１２の載置面１２ａに重なるようにフレーム５０に取付けられている。

図３に示すように、Ｙ方向スライダ３４は、Ｙ方向に延びる四角い棒状の部材で側面に受溝３４１が設けられている。受溝３４１は長手方向に延びて、Ｙ方向ガイド部材３３ａの突条部３３１が嵌まり込むＶ字型の溝である。図３に示すように、Ｙ方向スライダ３４はボンディングヘッド２０の上端のＹ方向の両側面に受溝３４１が外側になるようにボルトで固定されている。従って、図２に示すように、Ｙ方向スライダ３４の受溝３４１にＹ方向ガイド３３のＹ方向ガイド部材３３ａの突条部３３１が嵌り込むようにＹ方向スライダ３４とＹ方向ガイド３３とを組み立てると、Ｙ方向スライダ３４はＹ方向ガイド３３によって上下方向に支持されると共にＹ方向に移動する。また、Ｙ方向スライダ３４に取りつけられているボンディングヘッド２０は、Ｙ方向スライダ３４と共にＹ方向ガイド３３によって上下方向に支持されると共に、Ｙ方向に移動する。

図１に戻って、ボンディングヘッド２０の後側には、Ｙ方向モータ支持台１３と、Ｙ方向固定子４６と、Ｙ方向可動子４５と、Ｙ方向可動子ベース３６とが配置されている。Ｙ方向モータ支持台１３は架台１１の上に固定された支持構造物で、中央部の上側には、Ｙ方向固定子４６が取付けられている。また、Ｙ方向モータ支持台１３のＹ方向の前側端と後側端の上端には、Ｙ方向可動子ベース３６のスライダ３６ａをＹ方向にガイドするガイドレール３５が取付けられている。Ｙ方向可動子ベース３６には、Ｙ方向固定子４６と対向するようにＹ方向可動子４５が取付けられている、また、Ｙ方向可動子ベース３６とボンディングヘッド２０の後端とは、直線ガイド３７によって接続されている。なお、直線ガイド３７には、例えばクロスローラガイド、ニードルガイドを用いることができる。

直線ガイド３７は、図３に示すようにボンディングヘッド２０の後端に取付けられる上下２つの従動側ガイド３７ａと、図４に示すようにＹ方向可動子ベース３６のＹ方向前端に固定される駆動側ガイド３７ｂとで構成される。駆動側ガイド３７ｂは、棒状の長手部材で、上下の面に山形断面の突条部３７２が設けられている。従動側ガイド３７ａは柱状の長手部材で、上面又は下面に駆動側ガイド３７ｂの突条部３７２に嵌まり込むＶ字型の受溝３７１が設けられている。

駆動側ガイド３７ｂの突条部３７２と従動側ガイド３７ａの受溝３７１とが係合するように組み合わせると、図５に示すように、従動側ガイド３７ａは駆動側ガイド３７ｂに対してＸ方向にスライドしつつ、駆動側ガイド３７ｂのＹ方向の移動に従動してＹ方向に移動する。このため、Ｙ方向可動子４５によりＹ方向可動子ベース３６がＹ方向に移動すると、従動側ガイド３７ａはＸ方向に移動しつつ、接続されているボンディングヘッド２０をＹ方向に従動させる。このように、ボンディングヘッド２０は、Ｘ方向モータ４０のＸ方向可動子４１とＹ方向モータ４７のＹ方向可動子４５によってＸＹ方向に駆動される。

以上説明したように、ＸＹ駆動機構３０を構成するＸ方向ガイド３１と、Ｘ方向スライダ３２と、Ｙ方向ガイド３３と、Ｙ方向スライダ３４とは、ボンディングステージ１２の載置面１２ａよりも上方で、ボンディングステージ１２のＹ方向後方側に位置するようにフレーム５０に取付けられている。

図６に示すように、ボンディングアーム２１は、本体２１ａと、本体２１ａのＹ方向前方に取りけられた超音波ホーン２１ｂとで構成されている。超音波ホーン２１ｂの前端２１ｆにはボンディングツールであるキャピラリ２２が取付けられている。本体２１ａの長手方向中央には、超音波振動子が取付けられる開口が設けられている。

本体２１ａの後端部２１ｒは、Ｘ方向プラス側とマイナス側とにそれぞれ広がる三角形の取付け用リブ２１ｃが設けられている。取付け用リブ２１ｃの後端には、十字板ばね２６が取付けられる取付け座２１ｄが設けられており、ボンディングアーム２１の後端部２１ｒは、取付け座２１ｄに取付けられた十字板ばね２６によってボンディングヘッド２０のＹ方向前方の構造部材２０ａに取付けられている。また、本体２１ａの後端部２１ｒからＹ方向後方に向かって板状のＺ方向モータのＺ方向可動子取付け板２１ｍが延びている。Ｚ方向可動子取付け板２１ｍにはＺ方向可動子４８が取付けられている。Ｚ方向可動子取付け板２１ｍとＺ方向可動子４８とはボンディングヘッド２０の内部に収容されている。

図７に示すように、十字板ばね２６は、ボルト孔２７ｂ、２８ｂが設けられた水平ばね板２７と垂直ばね板２８とを十字型に交差するように組み合わせたものである。図６に示すように、水平ばね板２７の後端（Ｙ方向プラス側）はボンディングヘッド２０の構造部材２０ａにボルト２７ａによって固定され、先端（Ｙ方向マイナス側）は、ボンディングアーム２１の取付け座２１ｄの下面にボルトによって固定されている。また、垂直ばね板２８の上端はボルト２８ａによってボンディングアーム２１の取付け座２１ｄの後端の垂直面に固定されており、下端はボンディングヘッド２０の構造部材２０ａにボルトで固定されている。そして、水平ばね板２７と垂直ばね板２８との交差するＸ方向に延びる線がボンディングアーム２１の回転軸２９となり、十字板ばね２６はボンディングアーム２１を回転軸２９の周りに回転自在に支持する。

このように、ボンディングアーム２１は、後端部２１ｒがＸ方向に延びる回転軸２９の回りに回転自在に取付けられている。また、ボンディングヘッド２０の内部に収容されたＺ方向可動子４８の両側には、図示しないＺ方向固定子が取付けられている。Ｚ方向固定子はＺ方向可動子４８を回転軸２９の回りに回転させるように駆動し、超音波ホーン２１ｂの前端２１ｆに取付けられたキャピラリ２２の下端がボンディングステージ１２の載置面１２ａに接離する方向に駆動する。

ボンディングアーム２１は、回転軸２９の高さが、ボンディングステージ１２の載置面１２ａに載置されたボンディング対象物のボンディング面と同一となるようにボンディングヘッド２０に取付けられている。このため、キャピラリ２２の下端は、ボンディング対象物のボンディング面に対して垂直方向に接離する。

このように、ボンディングアーム２１は、ボンディングヘッド２０からＹ方向前方に向かって延び、ボンディングステージ１２の載置面１２ａの上方でＹ方向に移動するようにボンディングヘッド２０に取付けられている。

鏡筒２３は、ボンディングステージ１２の載置面１２ａの上に載置されたボンディング対象物からの光をボンディングヘッド２０の内部に取付けられた撮像装置に導く光学部材である。鏡筒２３は、ボンディングヘッド２０に取りつけられたＹ方向前方に延びる取付けアーム２３ａの前端に取付けられてボンディングアーム２１の前端２１ｆの上方に配置されている。また、ボンディングヘッド２０には、鏡筒２３からボンディング対象物からの光を画像として取得する撮像装置（図示せず）が取付けられている。

以上の様に構成されたワイヤボンディング装置１００では、Ｙ方向可動子４５がＹ方向に移動すると、Ｙ方向可動子４５に接続されたボンディングヘッド２０と、ボンディングヘッド２０に取付けられているＹ方向スライダ３４とがＹ方向に移動する。また、Ｘ方向可動子４１がＸ方向に移動すると、Ｘ方向スライダ３２の下側に取付けられているＹ方向ガイド３３と、Ｙ方向ガイド３３に上下方向に支持されてＹ方向に移動するＹ方向スライダ３４と、Ｙ方向スライダ３４に取付けられているボンディングヘッド２０とが、一体となってＸ方向に移動する。これにより、ＸＹ駆動機構３０は、ボンディングヘッド２０をＸＹ方向に駆動する。

ここで、Ｘ方向可動子４１がＸ方向に移動した際にＸ方向可動子４１と共にＸ方向に移動するＹ方向ガイド３３と、Ｙ方向スライダ３４と、ボンディングヘッド２０と、ボンディングヘッド２０に取付けられているボンディングアーム２１と、鏡筒２３と、撮像装置とは、Ｘ方向可動子４１によってＸ方向に移動される部品の集合体である負荷体を構成する。図１において、重心マークは、上記の負荷体全体の重心位置２５を示す。また、一点鎖線２０ｃは負荷体の重心位置２５を通り上下方向に延びる線である。また、図１、８、９において、一点鎖線４０ｃは、Ｘ方向モータ４０のＸ方向の推力中心のあるＸ方向可動子４１の中心４３を通り、上下方向に延びる線であり、一点鎖線１２ｃはボンディングステージ１２のＹ方向の中心を通り上下方向に延びる線である。

図１に示すように、ボンディングアーム２１の前端２１ｆがボンディングステージ１２のＹ方向中央に位置している、つまり、図１に示すように、キャピラリ２２の中心が一点鎖線１２ｃの位置している際、負荷体の重心位置２５のＹ方向位置は、Ｘ方向可動子４１の中心４３のＹ方向の位置と略同一位置となっている。

また、図８に示すように、ボンディングヘッド２０が図１に示す位置からＹ方向マイナス側に距離Ｌ１だけ移動し、ボンディングアーム２１の前端２１ｆがボンディングステージ１２の前端近傍まで移動する場合には、Ｙ方向スライダ３４は、ボンディングステージ１２の載置面１２ａの上方でＹ方向に移動し、ボンディングアーム２１は、ボンディングステージ１２の載置面１２ａの上方でＹ方向に移動する。そして、負荷体の重心位置２５のＹ方向位置は、Ｘ方向可動子４１の中心４３のＹ方向位置よりも距離Ｌ１だけＹ方向前方にずれている。

逆に、図９に示すように、ボンディングヘッド２０が図１に示す位置からＹ方向プラス側に距離Ｌ１だけ移動し、ボンディングアーム２１の前端２１ｆがボンディングステージ１２の後端近傍まで移動する場合には、負荷体の重心位置２５のＹ方向位置は、Ｘ方向可動子４１の中心４３のＹ方向位置よりも距離Ｌ１だけＹ方向後方にずれている。

このように、負荷体の重心位置２５のＹ方向位置とＸ方向可動子４１の中心４３のＹ方向位置のずれ量は、図８、９に示すようにボンディングアーム２１の前端２１ｆがボンディングステージ１２のＹ方向の前端又は後端に位置している場合に最も大きくなる。

実施形態のワイヤボンディング装置１００は、Ｙ方向ガイド３３の前方の一部がボンディングステージ１２の載置面１２ａに重なるようにＸＹ駆動機構３０をフレーム５０に取付け、Ｙ方向ガイド３３とＸ方向可動子４１とが取付けられるＸ方向スライダ３２のＹ方向の位置をボンディングステージ１２に近づけて配置することにより、負荷体の重心位置２５がＸ方向可動子４１の中心４３の近傍の前後でＹ方向に移動するように構成している。これにより、負荷体の重心位置２５とＸ方向可動子４１の中心４３とのずれ量の最大値を特許文献１に記載された従来技術のワイヤボンディング装置よりも小さくすることができる。このため、ＸＹ駆動機構３０でボンディングヘッド２０をＸ方向に駆動した際にボンディングヘッド２０に加わるヨーイングモーメントを従来技術のワイヤボンディング装置よりも低減し、ボンディングヘッド２０の垂直軸周りの振動を低減することができる。そして、ボンディングヘッド２０の垂直軸周りの振動を低減することにより、ボンディングヘッド２０の垂直軸周りの振動の振幅を低減することができる。また、ボンディングヘッド２０に加わるヨーイングモーメントを低減することにより、ボンディングヘッド２０の垂直軸周りの固有振動数を高くして、ボンディングヘッド２０の垂直軸周りの振動の振幅を低減することができる。

そして、ボンディングヘッド２０の垂直軸周りの振動の振幅を低減することにより、振動によるボンディングアーム２１の前端２１ｆに取付けられているキャピラリ２２のＸ方向の振動の振幅を小さくすることができ、ボンディング品質を向上させることができる。

また、本実施形態のワイヤボンディング装置１００は、ボンディングアーム２１の前端２１ｆがボンディングステージ１２のＹ方向の中央に位置している際の負荷体の重心位置２５のＹ方向位置とＸ方向可動子４１の中心４３のＹ方向位置とを同一位置とすることにより、負荷体の重心位置２５がＸ方向可動子４１の中心４３の前後でＹ方向に移動するようにしている。これにより、図８、９に示す距離Ｌ１は、ボンディングヘッド２０のＹ方向のストロークの１／２となり、負荷体の重心位置２５とＸ方向可動子４１の中心４３とのずれ量の最大値を最小にできる。このため、ＸＹ駆動機構３０でボンディングヘッド２０をＸ方向に駆動した際にボンディングヘッド２０に加わるヨーイングモーメントを更に低減して垂直軸周りの振動を更に低減し、ボンディング品質を更に向上させることができる。

また、実施形態のワイヤボンディング装置１００は、Ｙ方向スライダ３４が、ボンディングステージ１２の載置面１２ａの上方でＹ方向に移動し、ボンディングアーム２１は、ボンディングヘッド２０からＹ方向前方に向かって延びるようにボンディングヘッド２０に取付けられており、ボンディングヘッド２０は、ボンディングアーム２１がボンディングステージ１２の載置面１２ａの上方でＹ方向に移動するようにＹ方向スライダ３４の下側に取付けられている。これにより、ボンディングアーム２１の前端２１ｆのＹ方向の移動ストロークを長くすることができ、大きな基板にボンディングを行うことができる。

更に、実施形態のワイヤボンディング装置１００では、ボンディングアーム２１は、回転軸２９の高さが、ボンディングステージ１２の載置面１２ａに載置されたボンディング対象物のボンディング面と同一となるようにボンディングヘッド２０に取付けられている。これにより、ボンディングの際にキャピラリ２２の下端をボンディング面に対して垂直方向に移動させることができ、ボンディング品質を向上させることができる。

また、実施形態のワイヤボンディング装置１００は、十字板ばね２６によってボンディングアーム２１をボンディングヘッド２０に回転自在に取付けているので、回転軸受けなどのような摩擦抵抗がなく、回転に対する抵抗がほとんど発生しない。このため、微小なボンド荷重をワイヤ、接合物に印加することが可能になりボンディング精度を向上させることができる。

以上説明したワイヤボンディング装置１００では、ボンディングアーム２１の前端２１ｆがボンディングステージ１２のＹ方向の中央に位置している際の負荷体の重心位置２５のＹ方向位置とＸ方向可動子４１の中心４３のＹ方向位置とを同一位置とすることとして説明したがこれに限らず、負荷体の重心位置２５のＹ方向位置とＸ方向可動子４１の中心４３のＹ方向位置とのＹ方向の距離がボンディングアーム２１のＹ方向ストロークの１／１０よりも小さい範囲でもよい。これにより、負荷体の重心位置２５とＸ方向可動子４１の中心４３とを近接させて、ボンディングヘッド２０をＸ方向に駆動した際のボンディングヘッド２０の垂直軸周りの振動を低減してボンディング品質を向上させることができると共に、ボンディングの高速化を図ることができる。

また、ボンディングアーム２１の前端２１ｆがボンディングステージ１２のＹ方向の中央に位置している際の負荷体の重心位置２５のＹ方向位置をＸ方向可動子４１の中心４３のＹ方向位置よりもＹ方向後方となるようにＸＹ駆動機構３０を配置してもよい。

ボンディングヘッド２０をＸ方向に駆動した際にボンディングヘッド２０の垂直軸周りの振動が最も大きくなるのは、図８に示すように、ボンディングアーム２１の前端２１ｆがボンディングステージ１２の前端近傍に位置する場合である。これは、キャピラリ２２の取付けられているボンディングアーム２１の前端２１ｆとＸ方向の推力中心となるＸ方向可動子４１の中心４３との距離が最も大きくなるためである。このため、ＸＹ駆動機構３０の位置を少しＹ方向前側にずらし、ボンディングアーム２１の前端２１ｆがボンディングステージ１２のＹ方向の中央に位置している際の負荷体の重心位置２５のＹ方向位置をＸ方向可動子４１の中心４３のＹ方向位置よりも少しＹ方向後方とすることにより、ボンディングアーム２１の前端２１ｆがボンディングステージ１２の前端近傍に位置する場合の負荷体の重心位置２５のＹ方向位置とＸ方向可動子４１の中心４３とのＹ方向位置とのずれ量を小さくすることができる。これにより、ボンディングアーム２１の前端２１ｆがボンディングステージ１２の前端近傍に位置する場合のボンディングヘッド２０の垂直軸周りの振動をより低減することができ、ボンディング品質をより向上させることができる。

ボンディングアーム２１の前端２１ｆがボンディングステージ１２のＹ方向の中央に位置している際の負荷体の重心位置２５のＹ方向位置をＸ方向可動子４１の中心４３のＹ方向位置よりもどのくらいＹ方向後方にずらせばよいかは、ボンディングヘッド２０の質量やボンディングアーム２１の質量、長さによって設定可能であるが、例えば、ボンディングアーム２１のＹ方向のストロークの１／５０から１／１０だけＹ方向後方にずらしてもよい。

また、実施形態のワイヤボンディング装置１００では、Ｙ方向ガイド３３と、Ｙ方向スライダ３４と、ボンディングヘッド２０と、ボンディングアーム２１と、鏡筒２３とは、Ｘ方向可動子４１によってＸ方向に移動される部品の集合体である負荷体を構成するとして説明したがこれに限らない。

例えば、ボンディングヘッド２０にごく軽量の光ファイバ等の光学素子を取付けてボンディング対象からの光を撮像装置に送るように構成して鏡筒２３を備えない場合には、負荷体は、鏡筒２３を含まないＹ方向ガイド３３と、Ｙ方向スライダ３４と、ボンディングヘッド２０と、ボンディングアーム２１と撮像装置とで構成されてもよいし、撮像装置もボンディングヘッド２０に取付けられていない場合には、負荷体は、鏡筒２３と撮像装置を含まないＹ方向ガイド３３と、Ｙ方向スライダ３４と、ボンディングヘッド２０と、ボンディングアーム２１とで構成されていてもよい。

１１ 架台、１２ ボンディングステージ、１２ａ 載置面、１２ｄ Ｙ方向後端面、１３ Ｙ方向モータ支持台、２０ ボンディングヘッド、２０ａ 構造部材、２１ ボンディングアーム、２１ａ 本体、２１ｂ 超音波ホーン、２１ｃ 取付け用リブ、２１ｄ 取付け座、２１ｆ 前端、２１ｍ Ｚ方向可動子取付け板、２１ｒ 後端部、２２ キャピラリ、２３ 鏡筒、２３ａ アーム、２５ 重心位置、２６ 十字板ばね、２７ 水平ばね板、２７ａ、２８ａ ボルト、２７ｂ、２８ｂ ボルト孔、２８ 垂直ばね板、２９ 回転軸、３０ ＸＹ駆動機構、３１ Ｘ方向ガイド、３２ Ｘ方向スライダ、３２ａ Ｘ方向スライド部材、３２ｂ Ｘ方向スライド板、３３ Ｙ方向ガイド、３３ａ Ｙ方向ガイド部材、３３ｂ Ｙ方向ガイドフレーム、３４ Ｙ方向スライダ、３５ ガイドレール、３６ Ｙ方向可動子ベース、３６ａ スライダ、３７ 直線ガイド、３７ａ 従動側ガイド、３７ｂ 駆動側ガイド、４０ Ｘ方向モータ、４１ Ｘ方向可動子、４２ Ｘ方向固定子、４３ 中心、４５ Ｙ方向可動子、４６ Ｙ方向固定子、４７ Ｙ方向モータ、４８ Ｚ方向可動子、５０ フレーム、５１ 柱、５２ 大梁、５３ 支持アーム、１００ ワイヤボンディング装置、３１１、３３１、３７２ 突条部、３２１、３４１、３７１ 受溝。

Claims (8)

1. 載置面にボンディング対象物が載置されるボンディングステージと、
   ボンディングアームが取付けられるボンディングヘッドと、
   前記ボンディングヘッドを前記ボンディングアームの長手方向であるＹ方向と、水平面内でＹ方向に直交する前後方向であるＸ方向とに駆動するＸＹ駆動機構と、
   前記ＸＹ駆動機構を支持するフレームと、を含むワイヤボンディング装置であって、
   前記ＸＹ駆動機構は、
   前記フレームに取付けられるＸ方向ガイドと、
   前記Ｘ方向ガイドによって上下方向に支持されると共にＸ方向にガイドされてＸ方向に移動し、上側にＸ方向モータのＸ方向可動子が取付けられるＸ方向スライダと、
   前記Ｘ方向スライダの下側に取付けられるＹ方向ガイドと、
   前記Ｙ方向ガイドによって上下方向に支持されると共にＹ方向にガイドされてＹ方向に移動し、前記ボンディングヘッドが取付けられるＹ方向スライダと、を備え、
   前記ＸＹ駆動機構は、前記ボンディングステージの前記載置面よりも上方且つ前記ボンディングステージのＹ方向後方で、上方向から見た際に、前記Ｙ方向ガイドの前方の一部が前記ボンディングステージの前記載置面に重なるように前記フレームに取付けられており、
   前記ボンディングアームは、後端部がＸ方向に延びる回転軸の回りに回転自在に取付けられて前端が前記ボンディングステージの前記載置面に接離する方向に移動可能に前記ボンディングヘッドに取付けられており、
   前記回転軸の高さが、前記ボンディングステージの前記載置面に載置された前記ボンディング対象物のボンディング面と同一であること、
   を特徴とするワイヤボンディング装置。
2. （削除）
3. 請求項１に記載のワイヤボンディング装置であって、
   前記ボンディングアームの前端が前記ボンディングステージのＹ方向の中央に位置している際の前記Ｘ方向モータの前記Ｘ方向可動子によってＸ方向に移動される部品の集合体である負荷体の重心のＹ方向位置と、前記Ｘ方向可動子の中心のＹ方向位置とのＹ方向の距離が、前記ボンディングアームのＹ方向のストロークの１／１０よりも小さいこと、
   を特徴とするワイヤボンディング装置。
4. 請求項３に記載のワイヤボンディング装置であって、
   前記ボンディングアームの前端が前記ボンディングステージのＹ方向の中央に位置している際の前記負荷体の重心のＹ方向位置は、前記Ｘ方向可動子の中心のＹ方向位置と同一位置、又は、前記Ｘ方向可動子の中心のＹ方向位置よりもＹ方向後方であること、
   を特徴とするワイヤボンディング装置。
5. 請求項３又は４に記載のワイヤボンディング装置であって、
   前記負荷体が、前記Ｙ方向ガイドと、前記Ｙ方向スライダと、前記ボンディングヘッドと、前記ボンディングアームとで構成されること、
   を特徴とするワイヤボンディング装置。
6. 請求項３又は４に記載のワイヤボンディング装置であって、
   前記ボンディングヘッドには、撮像装置と、前記ボンディング対象物からの光を前記撮像装置に導く鏡筒とが取付けられており、
   前記負荷体が、前記Ｙ方向ガイドと、前記Ｙ方向スライダと、前記ボンディングヘッドと、前記ボンディングアームと、前記撮像装置と、前記鏡筒とで構成されること、
   を特徴とするワイヤボンディング装置。
7. 請求項１及び請求項３から６のいずれか１項に記載のワイヤボンディング装置であって、
   前記Ｙ方向スライダは、前記ボンディングステージの前記載置面の上方でＹ方向に移動し、
   前記ボンディングアームは、前記ボンディングヘッドからＹ方向前方に向かって延びるように前記ボンディングヘッドに取付けられており、
   前記ボンディングヘッドは、前記ボンディングアームが前記ボンディングステージの前記載置面の上方でＹ方向に移動するように前記Ｙ方向スライダの下側に取付けられていること、
   を特徴とするワイヤボンディング装置。
8. 請求項１に記載のワイヤボンディング装置であって、
   前記ボンディングアームの前記後端部は、２枚のばね板を十字型に交差させた十字板ばねによって回転自在に前記ボンディングヘッドに取り付けられ、前記回転軸は、２枚の前記ばね板の交差する線に沿った軸であること、
   を特徴とするワイヤボンディング装置。

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