接合裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種能夠謀求壓電元件驅(qū)動(dòng)的負(fù)荷的輕量小型化，另外，能夠減輕來(lái)自工件的熱量對(duì)壓電元件的影響的接合裝置。該接合裝置具有：具有與接合工具(8)的中心軸相對(duì)的承受部(6c)的接合臂(5)；與接合工具(8)接觸的一對(duì)毛細(xì)管保持部(9、10)；與毛細(xì)管保持部(9、10)接觸并產(chǎn)生超聲波振動(dòng)的一對(duì)壓電元件(11、12)；與接合臂的承受部相對(duì)配置的加壓體(18)；以及由使加壓體朝著接合臂的承受部移動(dòng)的移動(dòng)機(jī)構(gòu)構(gòu)成的加壓機(jī)構(gòu)，在使一對(duì)壓電元件、一對(duì)毛細(xì)管保持部以及接合工具位于接合臂的承受部與加壓體之間的狀態(tài)下，移動(dòng)加壓體，由此將一對(duì)毛細(xì)管保持部以及接合工具保持于接合臂。
【專利說(shuō)明】接合裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種接合裝置03011(11118 (16^1(36)，特別是涉及一種可以自由地設(shè)定驅(qū)動(dòng)接合線的接合工具(13011(11118 ^001)的振動(dòng)頻率的接合裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]一直以來(lái)，已知有用線(七代)將半導(dǎo)體芯片的電極與形成于基板上的配線用的引線(168(1)接合的引線接合裝置。引線接合裝置是將形成于線的前端部的球0^11)隨著超聲波振動(dòng)進(jìn)行按壓并接合于半導(dǎo)體芯片的電極并且將線隨著超聲波振動(dòng)按壓于引線而將半導(dǎo)體芯片的電極與基板上的引線接合的裝置。在引線接合裝置，在能夠在二維方向上移動(dòng)的XV工作臺(tái)上載置固定有接合頭。形成接合頭的接合臂成為能夠以支撐軸為中心旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)，具有在接合臂的一方的前端安裝有作為接合工具的毛細(xì)管的超聲波喇叭、以及在另一方經(jīng)由超聲波喇叭而對(duì)毛細(xì)管施加超聲波振動(dòng)的作為超聲波施加機(jī)構(gòu)的超聲波振子。
[0003]但是，現(xiàn)有的接合臂中的超聲波喇叭需要以\ (音波長(zhǎng))/2為基本的長(zhǎng)度，另外，在作為接合臂安裝于接合頭時(shí)，由于固定入/4的節(jié)的位置，因此，其長(zhǎng)度以及支撐方法等受到制約。因此，為了消除這些制約，在專利文獻(xiàn)1中公開(kāi)了在接合臂的毛細(xì)管安裝附近，在毛細(xì)管組裝了通過(guò)電致伸縮或者磁致伸縮效應(yīng)而傳遞振動(dòng)的壓電元件的引線接合裝置。
[0004]另外，在專利文獻(xiàn)2中公開(kāi)了在毛細(xì)管組裝了振動(dòng)產(chǎn)生機(jī)構(gòu)的低質(zhì)量振子。
[0005]另外，在專利文獻(xiàn)3中公開(kāi)了設(shè)置相互鄰接配置于毛細(xì)管周圍的周向多個(gè)位置的多個(gè)壓電元件，對(duì)各壓電元件供給具有規(guī)定的相位偏移的電壓的引線接合裝置。
[0006]專利文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)平5 — 275502號(hào)公報(bào)
[0008]專利文獻(xiàn)2:美國(guó)專利第5890643號(hào)
[0009]專利文獻(xiàn)3:日本特開(kāi)平6 — 204302號(hào)


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]發(fā)明所要解決的課題
[0011]在專利文獻(xiàn)1中所公開(kāi)的引線接合裝置成為在接合臂的毛細(xì)管安裝附近，在毛細(xì)管組裝了傳遞振動(dòng)的壓電元件的結(jié)構(gòu)。專利文獻(xiàn)1中的接合臂，壓電元件的振動(dòng)經(jīng)由框狀的振動(dòng)傳遞部而被傳播到毛細(xì)管。但是，作為壓電元件驅(qū)動(dòng)的負(fù)荷的振動(dòng)傳遞部的質(zhì)量大，另外，振動(dòng)傳遞部本身具有固有振動(dòng)頻率，難以進(jìn)行150紐2等的高頻下的驅(qū)動(dòng)。另外，為了驅(qū)動(dòng)重的負(fù)荷，需要使壓電元件為大型。
[0012]另外，壓電元件被固定于設(shè)置于接合臂的框狀的孔，經(jīng)由框而對(duì)壓電元件加壓，因此，存在框的彈簧性妨礙壓電元件的伸長(zhǎng)而不能夠有效地傳遞振動(dòng)的問(wèn)題。
[0013]另外，在專利文獻(xiàn)2中，為了將使用了壓電元件的振動(dòng)產(chǎn)生機(jī)構(gòu)組裝到毛細(xì)管，需要專用的毛細(xì)管，難以在通常所使用的毛細(xì)管設(shè)置振動(dòng)產(chǎn)生機(jī)構(gòu)。再有，由于在作為消耗品的毛細(xì)管組裝振動(dòng)產(chǎn)生機(jī)構(gòu)，因而導(dǎo)致價(jià)格昂貴。
[0014]另外，在專利文獻(xiàn)1、2、3中，壓電元件均有可能受到來(lái)自被加熱的工件(被接合部件)的熱的影響。特別是在專利文獻(xiàn)2、3中，壓電元件被組裝于毛細(xì)管的外周，因此，在接合時(shí)接近工件，由此，毛細(xì)管上的振動(dòng)產(chǎn)生機(jī)構(gòu)變成高溫狀態(tài)。再有，在以高頻率使用壓電元件的情況下，由于壓電元件的自身發(fā)熱，振動(dòng)產(chǎn)生機(jī)構(gòu)變成更高溫狀態(tài)，存在壓電元件熱破損或者壓電元件的性能降低的擔(dān)憂。
[0015]因此，謀求接合臂的壓電元件驅(qū)動(dòng)的振動(dòng)傳遞部等的負(fù)荷的輕量小型化，另外，要求將穩(wěn)定的振動(dòng)傳遞到毛細(xì)管。再有，要求減少來(lái)自被加熱的工件的熱對(duì)壓電元件的影響。
[0016]因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種接合裝置，其能夠謀求壓電元件驅(qū)動(dòng)的負(fù)荷的輕量小型化，能夠?qū)⒎€(wěn)定的振動(dòng)傳遞到毛細(xì)管，另外，能夠自由選擇頻率以及/或者振動(dòng)振幅的大小，再有，能夠減少來(lái)自工件的熱對(duì)壓電元件的影響。
[0017]解決課題的技術(shù)手段
[0018]為了達(dá)到上述目標(biāo)，本發(fā)明的接合裝置，其特征在于，具有:在與接合工具的中心軸交叉的方向上延伸，并且具有與該接合工具的中心軸相對(duì)的承受部的接合臂；夾著所述接合工具的中心軸而對(duì)稱地配置，與所述接合工具接觸的一對(duì)毛細(xì)管保持部；夾著所述接合工具的中心軸而對(duì)稱地配置，與所述毛細(xì)管保持部接觸并產(chǎn)生超聲波振動(dòng)的一對(duì)壓電元件；驅(qū)動(dòng)所述壓電元件的振蕩器；由夾著所述接合工具的中心軸而與所述接合臂的承受部相對(duì)配置的加壓體、以及使該加壓體朝著所述接合臂的承受部移動(dòng)的移動(dòng)機(jī)構(gòu)構(gòu)成的加壓機(jī)構(gòu)，在使所述一對(duì)壓電元件、所述一對(duì)毛細(xì)管保持部以及所述接合工具位于所述接合臂的承受部與所述加壓體之間的狀態(tài)下，移動(dòng)該加壓體，由此將所述一對(duì)毛細(xì)管保持部以及所述接合工具保持于所述接合臂。
[0019]另外，其特征在于，所述毛細(xì)管保持部由熱傳導(dǎo)率低的材質(zhì)構(gòu)成。
[0020]其特征在于，所述振蕩器以彼此相差180度相位的波形來(lái)驅(qū)動(dòng)一對(duì)所述壓電元件。
[0021]另外，其特征在于，所述毛細(xì)管保持部以如下方式被安裝:一個(gè)面以與所述接合工具的外周的不到半圓的面接觸的方式形成彎曲形狀而保持接合工具，另一個(gè)面與所述壓電元件的振動(dòng)面(位移面)接觸。
[0022]另外，其特征在于，所述壓電元件是層疊由陶瓷構(gòu)成的壓電元件而成的層疊壓電元件。
[0023]另外，其特征在于，所述振蕩器以在每個(gè)接合點(diǎn)使所述壓電元件的驅(qū)動(dòng)頻率可變的方式設(shè)定所述壓電元件的驅(qū)動(dòng)頻率。
[0024]另外，其特征在于，所述接合臂還具有形成了用于插入所述接合工具的孔的板狀的框(frame)，所述一對(duì)壓電元件以及所述一對(duì)毛細(xì)管保持部被配置于所述框的上表面，所述接合工具以前端位于所述框的下表面?zhèn)鹊姆绞奖徊迦胗谛纬捎谒隹虻目住?br> [0025]另外，其特征在于，在所述框的所述上表面，設(shè)置有距離一定的相對(duì)的壁面，所述一對(duì)壓電元件、所述一對(duì)毛細(xì)管保持部以及所述接合工具被配置于所述框上表面的壁面的一方與所述加壓機(jī)構(gòu)的加壓體之間，所述加壓機(jī)構(gòu)經(jīng)由所述移動(dòng)機(jī)構(gòu)而改變所述加壓體到所述框上表面的壁面的一方為止的距離，由此改變加壓的大小。
[0026]發(fā)明的效果
[0027]根據(jù)本發(fā)明，由于謀求到壓電元件驅(qū)動(dòng)的負(fù)荷的輕量化，因此，毛細(xì)管的響應(yīng)性變得良好并能夠根據(jù)接合條件進(jìn)行第1接合點(diǎn)、第2接合點(diǎn)中的頻率切換，并且能夠在各接合點(diǎn)選擇最佳的頻率。
[0028]另外，由于壓電元件驅(qū)動(dòng)的負(fù)荷的輕量化，毛細(xì)管的響應(yīng)性變得良好并且能夠改變接合中的毛細(xì)管的振動(dòng)振幅的大小。例如，首先，為了除去表面的氧化膜，進(jìn)行驅(qū)動(dòng)以增大毛細(xì)管的振動(dòng)振幅，接著，可以縮小毛細(xì)管的振動(dòng)振幅而進(jìn)行接合。
[0029]另外，由于壓電元件驅(qū)動(dòng)的負(fù)荷的輕量化，毛細(xì)管的響應(yīng)性變得良好并且焊墊(^(1)與焊球(-11)的接合時(shí)間縮短，能夠增加半導(dǎo)體部件的每單位時(shí)間的生產(chǎn)數(shù)。
[0030]另外，一對(duì)壓電元件相對(duì)于毛細(xì)管對(duì)稱地配置，各個(gè)壓電元件以彼此相差180度相位的驅(qū)動(dòng)波形進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，因此，在一方的壓電元件伸長(zhǎng)時(shí)，另一方的壓電元件以收縮的方式位移，因此，不會(huì)具有彈簧性的特性，而是能夠經(jīng)由毛細(xì)管保持部而對(duì)毛細(xì)管作用均勻的外力，能夠使毛細(xì)管整體均勻地振動(dòng)(位移)。
[0031]另外，根據(jù)本發(fā)明，經(jīng)由毛細(xì)管保持部將來(lái)自壓電元件的振動(dòng)向毛細(xì)管(接合工具)傳遞，因此，能夠減輕因升溫的毛細(xì)管引起的對(duì)壓電元件的熱影響。
[0032]另外，由熱傳導(dǎo)率低的材質(zhì)構(gòu)成毛細(xì)管保持部，由此，能夠減少熱影響。
[0033]另外，壓電元件被收納于接合臂的框內(nèi)，由接合臂的框而不會(huì)使壓電元件直接接觸于來(lái)自工件的熱，因此，能夠減輕熱的影響。
[0034]另外，由于不是如現(xiàn)有那樣不利用振子的共振，因此，能夠選擇最適合于所使用的毛細(xì)管的頻率，以所選擇的頻率驅(qū)動(dòng)壓電元件。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0035]圖1是表示接合臂的結(jié)構(gòu)的圖，⑷是接合臂的側(cè)面圖，㈦是接合臂的下面圖。
[0036]圖2是圖1(幻所示的八一八線的截面圖，并且是表示接合臂的結(jié)構(gòu)的平面圖。
[0037]圖3是表示驅(qū)動(dòng)層疊壓電元件的振蕩器的結(jié)構(gòu)的方塊圖。
[0038]圖4是表示施加于層疊壓電元件的電壓波形的圖。
[0039]圖5是說(shuō)明接合臂的毛細(xì)管的振動(dòng)的圖，⑷是表示在層疊壓電元件施加電壓波形的1個(gè)周期中的一方的半周期時(shí)的毛細(xì)管的振動(dòng)(位移)方向的圖，(幻是表示在層疊壓電元件施加電壓波形的一個(gè)周期中的另一方的半周期時(shí)的毛細(xì)管的振動(dòng)(位移)的圖。
[0040]圖6是表示安裝了接合臂的接合裝置的結(jié)構(gòu)的方塊圖。

【具體實(shí)施方式】
[0041]以下，參照附圖，對(duì)用于實(shí)施本發(fā)明的接合裝置的方式進(jìn)行說(shuō)明。此外，本發(fā)明的接合裝置中，以作為組裝于在側(cè)面視圖中具有大致口字形狀的接合臂的接合工具的毛細(xì)管為中心，將在接合臂的長(zhǎng)邊方向上保持毛細(xì)管的一對(duì)毛細(xì)管保持部以及與毛細(xì)管保持部接觸并產(chǎn)生超聲波振動(dòng)的一對(duì)壓電元件對(duì)稱地進(jìn)行定位，謀求振動(dòng)驅(qū)動(dòng)部的輕量小型化，另夕卜，通過(guò)加壓產(chǎn)生部對(duì)毛細(xì)管保持部、壓電元件加壓，向毛細(xì)管傳遞穩(wěn)定的振動(dòng)，再有，減少來(lái)自工件的熱對(duì)壓電元件的影響。
[0042][接合臂的結(jié)構(gòu)]
[0043]以下，參照?qǐng)D1及圖2，對(duì)作為接合裝置的引線接合裝置中的接合臂進(jìn)行說(shuō)明。圖1是表示接合臂的結(jié)構(gòu)的圖，圖1(3)是接合臂的側(cè)面圖，圖1(6)是接合臂的下面圖。圖2是圖1(3)所示的八一八線的截面圖，并且是表示接合臂的結(jié)構(gòu)的平面圖。
[0044]如圖1⑷所示，接合臂5具有:作為接合工具8的毛細(xì)管8 ；按壓毛細(xì)管8的外周來(lái)保持毛細(xì)管8的一對(duì)毛細(xì)管保持部9、10 ；作為振動(dòng)驅(qū)動(dòng)源的壓電元件(以下，將壓電元件記作層疊壓電元件11、12〉；作為從固定方向?qū)γ?xì)管8、毛細(xì)管保持部9、10以及層疊壓電元件11、12施加荷重來(lái)加壓的加壓機(jī)構(gòu)的加壓產(chǎn)生部15。
[0045]如圖1⑷、圖2所示，接合臂5在側(cè)面視圖中具有大致口字形狀，形成框(^￡11116) 6 0在框6的上表面及下表面具有用于安裝毛細(xì)管8的孔。另外，在側(cè)面由框6來(lái)設(shè)置內(nèi)部空間(以后也稱作開(kāi)口部)7,以毛細(xì)管8為中心，毛細(xì)管保持部9、10、層疊壓電元件11、12左右對(duì)稱地收納于接合臂5的開(kāi)口部7。另外，在開(kāi)口部7的兩個(gè)端面具有突起部6^6(1，突起部6(^6(1在端面6^613中的開(kāi)口部7的上表面與下表面的中心位置，以成為平行的方式突出狀地設(shè)置于上表面和下表面。設(shè)置有該突起部6。的開(kāi)口部7的端面，如后面所述，經(jīng)由引導(dǎo)金屬件25擋住通過(guò)加壓體的移動(dòng)而被加壓的接合工具8、毛細(xì)管保持部9、10以及層疊壓電元件11、12，構(gòu)成本發(fā)明中的承受部。此外，也可以省略突起部6(3，在端面整體支撐引導(dǎo)金屬件25。
[0046]另外，接合臂5的承受部設(shè)置于開(kāi)口部的端面63中的突起部6。上，但是，也可以在形成大致I字形狀的板狀的框的端部設(shè)置承受部。另外，也可以在形成大致V字形狀的板狀的框的兩端的一方設(shè)置承受部。
[0047]作為接合工具8的毛細(xì)管8具有用于將線0116)通過(guò)軸心的細(xì)孔，被毛細(xì)管保持部9、10支撐，在焊墊(即山上一邊施加荷重一邊接合形成于毛細(xì)管8的前端的焊球0^11)，在引線的表面一邊施加荷重一邊接合從毛細(xì)管8的前端抽出的線。另外，在接合中，通過(guò)對(duì)毛細(xì)管8賦予超聲波振動(dòng)，從而與沒(méi)有毛細(xì)管8的超聲波振動(dòng)的情況相比，能夠在低的加熱溫度下進(jìn)行接合。
[0048]毛細(xì)管保持部9、10用于保持毛細(xì)管8并將層疊壓電元件11、12的振動(dòng)向毛細(xì)管8傳播。如圖2所示，毛細(xì)管保持部9、10的與毛細(xì)管8接觸的面向毛細(xì)管保持部9、10自身的內(nèi)側(cè)彎曲，以與毛細(xì)管8的外周的不到半圓的面接觸的方式被安裝。如圖1 (4、圖2所示，毛細(xì)管保持部9、10以毛細(xì)管8為中心而分別被設(shè)置于對(duì)稱位置。毛細(xì)管保持部9、10的另一個(gè)面分別與層疊壓電元件11、12的振動(dòng)面接觸。
[0049]此外，毛細(xì)管保持部9、10由不銹鋼、超合金等的熱傳導(dǎo)率低的材質(zhì)而被形成為小型，質(zhì)量在0.1克左右而被輕量化。這樣，毛細(xì)管保持部9、10沿著毛細(xì)管8的外周設(shè)置。
[0050]另外，如圖2所示，在接合臂5內(nèi)，以相對(duì)于毛細(xì)管的中心軸對(duì)稱地進(jìn)行定位的方式，設(shè)置有一對(duì)層疊壓電元件11、12。層疊壓電元件11、12的位于毛細(xì)管8側(cè)的振動(dòng)面與毛細(xì)管保持部9、10接觸，一方的層疊壓電元件11的其他的振動(dòng)面與作為加壓產(chǎn)生部15的加壓體的錐部18接觸。另外，另一方的層疊壓電元件12的其他的振動(dòng)面與引導(dǎo)金屬件25的面接觸。
[0051]層疊壓電元件11、12是在作為厚度0.1111111(毫米)左右的壓電板的陶瓷與壓電板的表面交替地層疊多層厚度數(shù)9 0(微米)的內(nèi)部電極而成的元件。在這樣構(gòu)成的層疊壓電元件11、12中，通過(guò)施加電壓而產(chǎn)生的位移量與壓電板的層疊數(shù)以及施加于電極的電壓的大小成比例。因此，層疊壓電元件與單板型壓電元件相比，能夠獲得大的位移量。由此，作為振子的壓電元件優(yōu)選層疊壓電元件。
[0052]如以上所述，在接合臂5內(nèi)，以毛細(xì)管8為中心沿著接合臂5的長(zhǎng)邊方向，左右對(duì)稱地配置有一對(duì)毛細(xì)管保持部9、10以及一對(duì)層疊壓電元件11、12。
[0053]圖1 (a)所示的引導(dǎo)金屬件25被安裝于接合臂5的開(kāi)口部7的端面6a的突起部6c與層疊壓電元件12之間。在引導(dǎo)金屬件25的一個(gè)面上設(shè)置引導(dǎo)槽，引導(dǎo)金屬件25的另一面緊貼于層疊壓電元件12的振動(dòng)面。引導(dǎo)金屬件25的安裝，例如使引導(dǎo)金屬件25的引導(dǎo)槽沿著設(shè)置于接合臂5的開(kāi)口部7的一個(gè)端面6a的突起部6c滑動(dòng)而安裝在接合臂5。通過(guò)接合臂5的開(kāi)口部7的端面6a的突起部6c與引導(dǎo)金屬件25的引導(dǎo)槽的嵌合，不會(huì)受到扭轉(zhuǎn)等的影響，引導(dǎo)金屬件25以及層疊壓電元件12維持開(kāi)口部7內(nèi)部的安裝狀態(tài)而不會(huì)飛出，另外，能夠維持與開(kāi)口部7的上表面以及下表面的平行狀態(tài)。
[0054][加壓產(chǎn)生部的結(jié)構(gòu)]
[0055]如圖2所不,加壓產(chǎn)生部15被內(nèi)置于接合臂5內(nèi)，從一個(gè)方向?qū)υ陂L(zhǎng)邊方向上依次排列的層疊壓電元件11、毛細(xì)管保持部9、毛細(xì)管8、毛細(xì)管保持部10、層疊壓電元件12以及引導(dǎo)金屬件25的各個(gè)接觸面加壓。由此，能夠提高各個(gè)接觸面上的緊貼性。
[0056]如圖1 (a)、圖2所示，加壓產(chǎn)生部15被配置于接合臂5的開(kāi)口部7的一端。加壓產(chǎn)生部15具有:形成梯形柱的形狀的可動(dòng)部16與位于可動(dòng)部16的左右的錐部17、18 ;組裝于可動(dòng)部16的螺栓20。在加壓產(chǎn)生部15的可動(dòng)部16，貫通設(shè)置有螺絲孔。在螺栓20的金屬圓棒的一端，扭入螺絲，螺栓20的扭入螺絲的圓棒擰入到可動(dòng)部16的螺絲孔中。另夕卜，可動(dòng)部16的外周具有傾斜面，傾斜面與錐部17、18的一部分緊貼。
[0057]此外，加壓產(chǎn)生部15的錐部18形成加壓體，加壓產(chǎn)生部15的可動(dòng)部16以及螺栓20構(gòu)成使作為加壓體的錐部18朝著接合臂的承受部6a移動(dòng)的移動(dòng)機(jī)構(gòu)。
[0058]位于可動(dòng)部16的左右的錐部17、18在圖2中形成大致梯形形狀。形成位于毛細(xì)管8側(cè)的錐部18的加壓面18c的一端與層疊壓電元件11的振動(dòng)面接觸，錐部18的另一端如圖2所示具有具備彎曲的平面18a與傾斜面18b，錐部18的傾斜面18b與可動(dòng)部16的傾斜面緊貼。另一方面，形成位于接合臂5中的開(kāi)口部7的端面6b側(cè)的錐部17的加壓面17c的一端與接合臂5的開(kāi)口部7中的突起部6d(圖1(a)所示)接觸，錐部17的另一端如圖2所示具有具備彎曲的平面17a與傾斜面17b，錐部17的傾斜面17b與可動(dòng)部16的傾斜面緊貼。
[0059]在設(shè)置于錐部17、18的具有彎曲的平面17a、18a的由彎曲包圍的空間，插入(插通)有螺栓20。螺栓20貫通錐部17、18的彎曲的空間并被插入于設(shè)置于可動(dòng)部16的中心的螺絲孔。
[0060]如圖2所示,通過(guò)將螺栓20沿順時(shí)針的旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，從而可動(dòng)部16向螺栓20的頭部側(cè)移動(dòng)?？蓜?dòng)部16向螺栓20的頭部側(cè)移動(dòng)，由此，作為加壓體的錐部17、18以由錐面而向左右擴(kuò)展的方式移動(dòng)，對(duì)接合臂5中的壁面的突起部6d以及層疊壓電元件11施加壓力。
[0061]此外，在將層疊壓電元件11、12、毛細(xì)管保持部9、10組裝到接合臂5的開(kāi)口部7時(shí)，在層疊壓電元件11的一個(gè)振動(dòng)面上粘接固定毛細(xì)管保持部9，另外，在層疊壓電元件12的一個(gè)振動(dòng)面上粘接毛細(xì)管保持部10，在層疊壓電元件12的另一個(gè)振動(dòng)面上粘接固定引導(dǎo)金屬件25。其后，為了使層疊壓電元件11、12、毛細(xì)管保持部9、10定位成相對(duì)于接合臂5的開(kāi)口部7中的上板、下板的內(nèi)壁具有間隙，由加壓產(chǎn)生部15來(lái)調(diào)整加壓等。由此，能夠消除因與上板、下板的內(nèi)壁的接觸引起的對(duì)振動(dòng)的影響。
[0062]這樣，加壓產(chǎn)生部15以通過(guò)改變到加壓面17c、18c所形成的接合臂5的開(kāi)口部(內(nèi)部空間)7的兩端的壁面的距離，從而改變加壓的大小，并對(duì)層疊壓電元件11、12、毛細(xì)管保持部9、10等的接觸面加壓的方式構(gòu)成，從而發(fā)揮楔子的功能。
[0063]此外，加壓產(chǎn)生部15位于毛細(xì)管8與接合臂5的突起部6d之間，但是，也可以將加壓產(chǎn)生部15設(shè)置于夾著毛細(xì)管8而相反的位置，即將加壓產(chǎn)生部15設(shè)置于毛細(xì)管8與突起部6c之間的位置。
[0064]另外，作為加壓機(jī)構(gòu)的加壓產(chǎn)生部15并不限于上述的結(jié)構(gòu)，只要是能夠由移動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)加壓并固定即可，例如，也可以是由氣缸得到的固定、由滾珠螺絲得到的緊固、由夾板得到的加壓等的任意一種。
[0065]另外，如圖1 (b)所示，接合臂5的底部(下表面)、即接合時(shí)與工件相對(duì)的面，由框(frame) 6而形成平面，遮斷來(lái)自工件的熱，因此，熱不會(huì)直接到達(dá)內(nèi)置于接合臂5中的層疊壓電元件11、12。因此，由接合臂5而能夠減輕熱對(duì)層疊壓電元件11、12的影響。
[0066]另外，層疊壓電元件經(jīng)由形成為輕量小型的毛細(xì)管保持部9、10而對(duì)毛細(xì)管施加振動(dòng)，因此，毛細(xì)管的響應(yīng)性變得良好，另外，也能夠在各個(gè)接合點(diǎn)選擇最佳的頻率。
[0067][層疊壓電元件的驅(qū)動(dòng)電路]
[0068]接著，使用圖3及圖4，對(duì)驅(qū)動(dòng)組裝于接合臂5的層疊壓電元件11、12的振蕩器進(jìn)行說(shuō)明。圖3是表示驅(qū)動(dòng)層疊壓電元件的振蕩器的結(jié)構(gòu)的方塊圖，圖4是表示施加在層疊壓電元件上的電壓波形的圖。
[0069]如圖3所示，驅(qū)動(dòng)層疊壓電元件11、12的振蕩器35具有波形發(fā)生器36與功率放大器38、39。此外，圖3所示的層疊壓電元件11、12使用單電壓型壓電元件。波形發(fā)生器36基于來(lái)自接合裝置I的控制部33的信號(hào)，將具有規(guī)定的頻率的正弦波的信號(hào)向功率放大器38、39輸出。接合裝置I的控制部33將用于生成驅(qū)動(dòng)層疊壓電元件11、12的電壓波形的正弦波的振幅、頻率、偏壓值的各個(gè)數(shù)據(jù)向波形發(fā)生器36輸出。波形發(fā)生器36基于來(lái)自接合裝置I的控制部33的數(shù)據(jù)來(lái)設(shè)定內(nèi)置的振蕩器(未圖示)的正弦波的振幅、頻率、偏置值等的驅(qū)動(dòng)條件。根據(jù)來(lái)自接合裝置I的控制部33的啟動(dòng)信號(hào)，波形發(fā)生器36向功率放大器38、39輸出信號(hào)。此外,從波形發(fā)生器36向功率放大器38、39輸出的信號(hào)分別相差180度相位。功率放大器38、39對(duì)來(lái)自波形發(fā)生器36的信號(hào)進(jìn)行功率放大，功率放大器38向?qū)盈B壓電元件11輸出，功率放大器39向?qū)盈B壓電元件12輸出。此外，功率放大器38、39具備為了基于來(lái)自波形發(fā)生器36的指令電壓而額定電壓驅(qū)動(dòng)層疊壓電元件11、12所需要的電壓、電流容量。
[0070][層疊壓電元件的驅(qū)動(dòng)電路]
[0071]圖4表示從功率放大器38、39輸出的供給電壓的波形的一個(gè)例子。如圖4所示，從功率放大器38、39輸出的供給電壓的波形是正弦波電壓波形。這是為了防止伴隨著供給電壓的劇烈變化的層疊壓電元件11、12的破壞或共振的發(fā)生。此外，圖4中，用實(shí)線表示層疊壓電元件11的驅(qū)動(dòng)波形，用虛線表示層疊壓電元件12的驅(qū)動(dòng)波形。
[0072]如圖4所示，層疊壓電元件11、12的驅(qū)動(dòng)波形在同一頻率下具有180度相位差。另夕卜，在層疊壓電元件11、12為單電壓型壓電元件的情況下，施加正的偏置電壓，以使驅(qū)動(dòng)電壓不變成負(fù)電壓。在圖4所示的例子中，電壓波形的振幅為1007，偏置電壓為75乂，最大電壓為1257，最低電壓257。另外，圖4所示的切至丨4表示一個(gè)周期，此時(shí)的頻率是1/&4 一1:0)。
[0073]如圖4所示，層疊壓電元件11、12是在切分別被施加偏置電壓75乂，在丨1層疊壓電元件11被施加最大電壓1257，層疊壓電元件12被施加最低電壓2訊的狀態(tài)。另外，在七2，即在半周期，返回分別施加偏置電壓7訊的狀態(tài)，在丨3，是層疊壓電元件11被施加最小電壓257，層疊壓電元件12被施加最大電壓1257的狀態(tài)。其后，在丨4，變成分別被施加偏置電壓7訊的狀態(tài)。這樣，層疊壓電元件11、12在同一頻率下以具有180度相位差的波形被驅(qū)動(dòng)。此外，層疊壓電元件11、12在驅(qū)動(dòng)之前預(yù)先以變成作為偏置電壓的驅(qū)動(dòng)開(kāi)始電壓的方式設(shè)定各個(gè)元件。
[0074]〔毛細(xì)管的振動(dòng)〕
[0075]接著，使用圖5對(duì)接合臂的毛細(xì)管的振動(dòng)進(jìn)行說(shuō)明。圖5是說(shuō)明接合臂的毛細(xì)管的振動(dòng)的圖，(幻是表示在對(duì)層疊壓電元件施加電壓波形的1個(gè)周期中的一方的半周期時(shí)的毛細(xì)管的振動(dòng)(位移)方向的圖，(幻是表示對(duì)層疊壓電元件施加電壓波形的1個(gè)周期中的另一方的半周期時(shí)的毛細(xì)管的振動(dòng)(位移)的圖。
[0076]在層疊壓電元件11，施加具有來(lái)自振蕩器35的正弦波的波形的高頻電壓。另外，在層疊壓電元件12，從振蕩器35施加具有將施加于層疊壓電元件11的正弦波的高頻電壓的相位錯(cuò)開(kāi)180度的正弦波的波形的高頻電壓。在施加圖4所示的丨3至丨5的半周期的高頻電壓時(shí)，如圖5(幻所示，在層疊壓電元件11的振動(dòng)面以例如如箭頭所示伸長(zhǎng)的方式動(dòng)作時(shí)，層疊壓電元件12的振動(dòng)面以如箭頭所示收縮的方式動(dòng)作。此外，層疊壓電元件11、12的振動(dòng)面在與接合臂5的長(zhǎng)邊方向相同的方向上位移。此時(shí)，毛細(xì)管8在圖5(幻所示的箭頭的方向上位移。
[0077]另一方面，在施加圖4所示的至13的半周期的高頻電壓時(shí)，如圖5 (幻所示，在層疊壓電元件11的振動(dòng)面以例如如箭頭所示收縮的方式動(dòng)作時(shí)，層疊壓電元件12的振動(dòng)面以如箭頭所示伸長(zhǎng)的方式動(dòng)作。此時(shí)，毛細(xì)管8在圖5(6)所示的箭頭的方向上位移。
[0078]由此，在驅(qū)動(dòng)波形的每個(gè)半周期，毛細(xì)管8的位移方向變化，將高頻電壓連續(xù)地施加于層疊壓電元件11、12，由此，在毛細(xì)管8上產(chǎn)生振動(dòng)。另外，毛細(xì)管8的振動(dòng)頻率由驅(qū)動(dòng)層疊壓電元件11、12的高頻電壓的頻率決定。層疊壓電元件11、12根據(jù)來(lái)自振蕩器35的高頻電壓來(lái)感應(yīng)振動(dòng)并經(jīng)由毛細(xì)管保持部9、10向毛細(xì)管8傳遞振動(dòng)。此外，施加在層疊壓電元件11、12的高頻電壓的頻率可以直到150狃2左右為止，能夠在150狃2左右的振動(dòng)頻率下驅(qū)動(dòng)毛細(xì)管8。
[0079]這樣，一對(duì)壓電元件相對(duì)于毛細(xì)管對(duì)稱地配置，各個(gè)壓電元件以彼此相差180度相位的驅(qū)動(dòng)波形進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，因此，在一方的壓電元件伸長(zhǎng)時(shí)，另一方的壓電元件以收縮的方式位移，因此，不會(huì)具有彈簧性的特性，而是經(jīng)由毛細(xì)管保持部而對(duì)毛細(xì)管作用均勻的外力，從而能夠使毛細(xì)管整體均勻地振動(dòng)(位移
[0080]〔接合裝置〕
[0081]接著，使用圖6對(duì)安裝了接合臂的接合裝置進(jìn)行說(shuō)明。圖6是表示安裝有接合臂的接合裝置的結(jié)構(gòu)的方塊圖。如圖6所示，作為接合裝置1的引線接合裝置1的接合臂5經(jīng)由連接金屬件31而安裝于接合頭2的驅(qū)動(dòng)臂。在接合頭2的驅(qū)動(dòng)臂，具備沿著上下方向搖動(dòng)接合臂5的線性電機(jī)28、以及檢測(cè)接合臂5中的毛細(xì)管8的位置的編碼器29。線性電機(jī)28被驅(qū)動(dòng)單元45控制，線性電機(jī)28的可動(dòng)部上下移動(dòng)，由此，接合臂5經(jīng)由支撐軸30而沿著上下方向搖動(dòng)。接合頭2被搭載于XY工作臺(tái)3上，由驅(qū)動(dòng)單元45來(lái)控制XY工作臺(tái)3，由此，能夠使接合臂5的毛細(xì)管8位于工件上的接合點(diǎn)的正上方。
[0082]此外，作為圖6所示的接合裝置I的引線接合裝置I具有在接合頭2進(jìn)行線53的把持的引線夾緊機(jī)構(gòu)(未圖示)、在毛細(xì)管前端形成焊球52的焰炬棒(未圖示)以及供給線53的引線供給機(jī)構(gòu)(未圖示)等。
[0083]接合動(dòng)作以由XY工作臺(tái)3而使毛細(xì)管8位于接合點(diǎn)的正上方的方式控制。接合頭2通過(guò)線性電機(jī)28使接合臂下降，通過(guò)編碼器檢測(cè)毛細(xì)管8的前端是否觸到接合點(diǎn)。此夕卜，通常，第I接合點(diǎn)是半導(dǎo)體元件50的焊墊，第2接合點(diǎn)是引線框51的引線。在毛細(xì)管的前端，抽出與第I接合點(diǎn)接合的焊球52或者與第2接合點(diǎn)接合的線53。根據(jù)編碼器29的信號(hào)確認(rèn)毛細(xì)管8的前端已經(jīng)觸到接合點(diǎn)后，對(duì)接合臂5的毛細(xì)管施加接合荷重，另外，從振蕩器35向?qū)盈B壓電元件11、12供給驅(qū)動(dòng)電壓而使毛細(xì)管8振動(dòng)，進(jìn)行接合。層疊壓電元件11、12以來(lái)自振蕩器35的驅(qū)動(dòng)電壓的頻率振動(dòng)，另外，以與驅(qū)動(dòng)電壓的大小對(duì)應(yīng)的振動(dòng)振幅進(jìn)行超聲波振動(dòng)。層疊壓電元件11、12的振動(dòng)經(jīng)由毛細(xì)管保持部9、10向毛細(xì)管8傳播。在對(duì)毛細(xì)管8施加規(guī)定的時(shí)間的接合荷重以及超聲波振動(dòng)后，接合點(diǎn)上的接合結(jié)束。
[0084]如以上所述，本發(fā)明的接合裝置中，由于謀求到壓電元件驅(qū)動(dòng)的負(fù)荷的輕量化，因此，毛細(xì)管的響應(yīng)性變得良好并且能夠根據(jù)接合條件進(jìn)行第I接合點(diǎn)、第2接合點(diǎn)中的頻率切換，并且能夠在各個(gè)接合點(diǎn)選擇最佳的頻率。
[0085]另外，由于層疊壓電元件驅(qū)動(dòng)的負(fù)荷的輕量化，毛細(xì)管的響應(yīng)性變得良好并且能夠改變接合中的毛細(xì)管的振動(dòng)振幅的大小。例如，首先，為了除去表面的氧化膜，進(jìn)行驅(qū)動(dòng)以增大毛細(xì)管的振動(dòng)振幅，接著，能夠縮小毛細(xì)管的振動(dòng)振幅而進(jìn)行接合。
[0086]另外，由于層疊壓電元件驅(qū)動(dòng)的負(fù)荷的輕量化，毛細(xì)管的響應(yīng)性變得良好并且焊墊與焊球的接合時(shí)間縮短，能夠增加半導(dǎo)體部件的每單位時(shí)間的生產(chǎn)數(shù)。
[0087]另外，本發(fā)明的接合裝置經(jīng)由毛細(xì)管保持部而將來(lái)自壓電元件的振動(dòng)向毛細(xì)管(接合工具)傳遞，因此，能夠減輕因升溫的毛細(xì)管引起的對(duì)壓電元件的熱影響。
[0088]另外，通過(guò)由熱傳導(dǎo)率低的材質(zhì)構(gòu)成毛細(xì)管保持部，從而能夠減少熱影響。
[0089]另外，層疊壓電元件被收納于接合臂的框內(nèi)，由接合臂的框而使壓電元件不直接接觸來(lái)自工件的熱，因此，能夠減少熱的影響。
[0090]另外，對(duì)在由一對(duì)層疊壓電元件構(gòu)成的接合臂中同時(shí)地驅(qū)動(dòng)一對(duì)層疊壓電元件的實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，但是，也可以僅驅(qū)動(dòng)一對(duì)層疊壓電元件中的一方的層疊壓電元件。
[0091]另外，在由一對(duì)層疊壓電元件構(gòu)成的接合臂中，也可以將一方的層疊壓電元件使用于振動(dòng)用的致動(dòng)器，將另一方的壓電元件作為振動(dòng)傳感器，檢測(cè)毛細(xì)管的振動(dòng)狀態(tài)。
[0092]此外，本發(fā)明的接合裝置并不限于引線接合裝置，也能夠應(yīng)用于其他的接合裝置、例如球接合機(jī)(bump bonder)等。
[0093]本發(fā)明只要是不脫離其本質(zhì)的特性而能夠具體化為眾多的形式。因此，上述的實(shí)施方式是專門用于說(shuō)明的，并非限制本發(fā)明。
[0094]符號(hào)的說(shuō)明
[0095]I 接合裝置(弓丨線接合裝置)
[0096]2 接合頭
[0097]3 XV工作臺(tái)
[0098]5 接合臂
[0099]6 框(:1?'肅6)
[0100]616)3 端面
[0101]60 突起部(承受部)
[0102]6(1 突起部
[0103]7 內(nèi)部空間(開(kāi)口部)
[0104]8 接合工具(毛細(xì)管)
[0105]9、10 毛細(xì)管保持部
[0106]11,12 層疊壓電元件(壓電元件)
[0107]15 加壓產(chǎn)生部
[0108]16 可動(dòng)部
[0109]17 錐部
[0110]18 錐部(加壓體)
[0111]178,18? 具有彎曲的平面
[0112]1713、1813 傾斜面
[0113]170,180 加壓面
[0114]20螺栓
[0115]25 引導(dǎo)金屬件
[0116]26 安裝部
[0117]27 安裝孔
[0118]28 線性電機(jī)
[0119]29編碼器
[0120]30 支撐軸
[0121]31 連接金屬件
[0122]33 控制部
[0123]35振蕩器
[0124]38、39 功率放大器
[0125]45 驅(qū)動(dòng)單元
[0126]50 半導(dǎo)體元件
[0127]51引線框
[0128]52 焊球
[0129]53線(界匕一)
【權(quán)利要求】
1.一種接合裝置，其特征在于: 具有: 接合臂，在與接合工具的中心軸交叉的方向上延伸，并且具有與該接合工具的中心軸相對(duì)的承受部； 一對(duì)毛細(xì)管保持部，夾著所述接合工具的中心軸而對(duì)稱地配置，與所述接合工具接觸； 一對(duì)壓電元件，夾著所述接合工具的中心軸而對(duì)稱地配置，與所述毛細(xì)管保持部接觸并產(chǎn)生超聲波振動(dòng)； 振蕩器，驅(qū)動(dòng)所述壓電元件；以及 加壓機(jī)構(gòu)，由夾著所述接合工具的中心軸而與所述接合臂的承受部相對(duì)配置的加壓體、以及使該加壓體朝著所述接合臂的承受部移動(dòng)的移動(dòng)機(jī)構(gòu)構(gòu)成， 在使所述一對(duì)壓電元件、所述一對(duì)毛細(xì)管保持部以及所述接合工具位于所述接合臂的承受部與所述加壓體之間的狀態(tài)下移動(dòng)該加壓體，由此將所述一對(duì)毛細(xì)管保持部以及所述接合工具保持于所述接合臂。
2.如權(quán)利要求1所述的接合裝置，其特征在于: 所述毛細(xì)管保持部由熱傳導(dǎo)率低的材質(zhì)構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1所述的接合裝置，其特征在于: 所述振蕩器以彼此相差180度相位的波形來(lái)驅(qū)動(dòng)一對(duì)所述壓電元件。
4.如權(quán)利要求1所述的接合裝置，其特征在于: 所述毛細(xì)管保持部以如下方式被安裝:一個(gè)面以與所述接合工具的外周的不到半圓的面接觸的方式形成彎曲形狀并保持接合工具，另一個(gè)面與所述壓電元件的振動(dòng)面接觸，其中，該振動(dòng)面也稱為位移面。
5.如權(quán)利要求1所述的接合裝置，其特征在于: 所述壓電元件是層疊由陶瓷構(gòu)成的壓電元件而成的層疊壓電元件。
6.如權(quán)利要求1所述的接合裝置，其特征在于: 所述振蕩器以在每個(gè)接合點(diǎn)使所述壓電元件的驅(qū)動(dòng)頻率可變的方式設(shè)定所述壓電元件的驅(qū)動(dòng)頻率。
7.如權(quán)利要求1所述的接合裝置，其特征在于: 所述接合臂還具有形成了用于插入所述接合工具的孔的板狀的框， 所述一對(duì)壓電元件以及所述一對(duì)毛細(xì)管保持部被配置于所述框的上表面， 所述接合工具以前端位于所述框的下表面?zhèn)鹊姆绞奖徊迦胗谛纬捎谒隹虻目住?br> 8.如權(quán)利要求1至權(quán)利要求7中的任意一項(xiàng)所述的接合裝置，其特征在于: 在所述框的所述上表面，設(shè)置有距離一定的相對(duì)的壁面， 所述一對(duì)壓電元件、所述一對(duì)毛細(xì)管保持部以及所述接合工具被配置于所述框上表面的壁面的一方與所述加壓機(jī)構(gòu)的加壓體之間， 所述加壓機(jī)構(gòu)經(jīng)由所述移動(dòng)機(jī)構(gòu)而改變所述加壓體到所述框上表面的壁面的一方為止的距離，由此改變加壓的大小。
【文檔編號(hào)】H01L21/607GK104350587SQ201380029909
【公開(kāi)日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2013年7月23日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月3日
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