JPS6136938A

JPS6136938A - 半導体デバイスのボンデイング装置

Info

Publication number: JPS6136938A
Application number: JP15722984A
Authority: JP
Inventors: Noriyasu Kashima; 規安加島; Toshiya Nemoto; 根本　俊哉; Koichi Chiba; 宏一千葉; Katsuhiko Kaneda; 兼田　克彦
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1984-07-30
Filing date: 1984-07-30
Publication date: 1986-02-21

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】〔発明の技術分野〕本発明は半導体素子、抵抗素子あるいはコンデンサ素子
など電気回路を形成する回路部品をリードフレームや回
路基板などの被取付は体に圧接する半導デバイスのボン
ディング装置の改良に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

従来半導体デバイスの製造工程においては、回路基板な
どに回路部品を圧接する、いわゆるボンディング工程（
マウンティング工程ともいう）が知られている。これは
回路基板に回路部品を圧接する位置に予め接着剤を塗布
した後ボンディングヘッドのコレットで供給された回路
部品を真空吸着して搬送し、これを回路基板に圧接する
ようにしてなされる。この際複数個の回路部品を複数個
所に配設するが、特開昭５６−１０３４３０号公報に記
載されているようにＸＹテーブル上にボンディングヘッ
ドを塔載してコレットを移動させることにより１台のボ
ンディングヘッドで複数個の圧接位置に迅速に対応して
作業能率の向上、設備の節約が計られている。

しかるにボンディングされる回路部品は１種類ではなく
、寸法や形状の異なる複数種のものを圧接する必要があ
り、コレットはこれに対応して交換する必要があるため
、作業能率を著しく阻害していた。また作業能率をあげ
るために複数台のボンディング装置を設けて、それぞれ
異ったコレットを取付けることも行なわれているが、著
しく設備の不経済を招く不都合があった。

〔発明の目的〕

本発明はコレットを交換することなく複数種の回路部品
が圧接できる高能率なボンディング装置を提供すること
を目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は、上下動自在かつ回転自在に設けられるととも
にタレットを具えたタレットチャックを設け、このタレ
ットに複数個のコレットを取付け、タレットを適宜回転
させて吸着すべき回路部品に対してコレットを適宜選択
するようにした半導体デバイスのボンディング装置であ
る。

〔発明の実施例〕

以下本発明の詳細を第１図〜第４図に示す一実施例によ
シ説明する。

本実施例は、例えば横３ｃｒＲ長さ５画のセラミックス
基板に配線パターンが形成された回路基板に複数個の回
路部品を接着剤により接着するボンディング装置（マウ
ンティング装ｆｊｔ、）である。

本実施例は、架台部（Ａ）、基板供給収納部（Ｂ）、搬
送部（Ｃ）、ディスペンス部（Ｄ）、デンディング部（
Ｅ）、位置ざめ部（Ｆ）、回路部品供給部（Ｇ）、およ
び制御部（Ｈ）などから構成されている。

架台部（Ａ）は上面に平坦なテーブル面（１）が設けら
れていて、各部がこの上に取付けられている。

基板供給収納部（Ｂ）は供給マガジン（２）と、供給駆
動機構（３）と、収納マガジン（４）と収納駆動機５（
５）とから構成されている。供給マガジン（２）は、前
面、後面および下面を開口した箱状部材から構成されて
いて、中に一定ピッチに設けられた支持溝によりキャリ
ア（７）、・・・が離間積層されて支持されており、こ
れらの上に回路基板（８）、・・・が載置されて多数貯
蔵されている。供給駆動機構（８）は、内部を図示して
ないが、上下方向に沿って回転自在に立設された送りね
じ体と、これを外部指令により正逆回転させるモータと
、供給マガジン６４を支持するとともに１送りねじ体に
螺合した昇降支持体と、供給マガジン（２）の下面部に
近接して設けられた供給コンベアと各種センサ類から構
成されている。

そして制御部（Ｈ）からの指令によシ上部モータが回転
すると上記送りねじ体の回転により供給マガジン（２）
が一定ピツチ下降し、最下位のキャリア（７）が供給コ
ンベアに載ると、このコンベアのベルトが走行して回路
基板（８）を載せたキャリア（７）が搬走部（Ｃ）に送
られる。また収納マガジン（４）、収納駆動機構（５）
は供給マガジン（２）、供給駆動機構（３）とそれぞれ
同様な構成で、後述する搬送部（Ｃ）から送られて来る
ボンディングずみの回路基板（８）をキャリア（７）と
ともに収納コンベアにより最下端の支持溝に収納し、収
納マガジン（３）は１ピツチ上昇する。

搬送部（Ｃ）は従走コンベアαυ、後走コンベア■、両
コンヘアを結ぶ図示しないクロスコンベア、ストッパな
どで構成されている。そして供給マガジン（２）から送
り出されたキャリア（′ｒ）は従走コンベアαＶにより
ディスペンス部（Ｄ）、ボンディング部（Ｅ）に送られ
、クロスコンベアで後走コンベア（２）に移され、収納
マガジン（４）に送られる。

ディスペンス部（Ｄ）はＸＹテーブル（ト）と、これに
取付けられた白黒テレビカメラαＱと、接着材を塗布す
るディスペンスヘッド０７）とをそなえて構成されてい
る。

ボンディング部（Ｅ）は、ＸＹテーブル（ハ）と、これ
に載置されたボンディングヘッドに）と、これに取付け
られた白黒テレビカメラ＠とで構成されている。本発明
の主要部であるボンディングヘッド四につき詳述すると
、第２図〜第４図において、このボンディングヘッド■
は、本体フレームに）と保持機構（７）と、チャック駆
動機構のとから構成されている。本体フレームに）は、
前面■、後面（イ）を開放し側面板ａ、　（３３％上部
支持板（至）、下部支持板（イ）を具えて箱状に構成さ
れている。そして上下支持板曽、（７）は後述するチャ
ック駆動機構＠の軸受部になっている。

次に保持機構（至）Ｋつき述べると、＠ルはタレットさ
れている。細部（６）は後述するチャック駆動機構（イ
）の軸受体１０に嵌合してタレットチャック体＠◇が回
転自在に支持されている。接続部器は、アーム部（ロ）
より径大に鍔状に形成されていて、外周面に等配に４個
の内面円錐状の受座（ト）が設けられており、またタレ
ット部員側の端面には各受座曽とそれぞれ連通した４個
の接手管６′？）が等配に突設されている。タレット部
員は盤状に形成されていて細部（ロ）の軸線に直角でか
つ放射状に延びる４個のコレット用孔に）とこれらに直
角に連通した４個の調節孔（／１９が設けられている。

６３はコレットヘッドで、これは以下のように構成され
ている。すなわちコレット用孔（至）に挿入されたブツ
シュＱにリニア軸受体（至）を介してコレットスピンド
ル（至）が軸方向に移動自在に嵌合している。このコレ
ットスピンド／Ｌ−（至）には、その上端面に開口した
抑圧用死時が同心にあけられていて、その中に圧縮ばね
部材（至）および径大部をもった圧接ビン（至）が挿入
されており、この圧接ビン（至）はブツシュＱに摺動自
在に挿入された受は金６υに圧接している。コレットス
ピンドルωの下端部にはコレラ）　６３が取付けられて
いて、これは吸着孔０をそなえており、導管（ロ）を介
して減圧源に連通している。またコレット０とタレット
部員との間には、引張シばね部材（至）が張架されてい
る。上述の調節孔に）には支持体（至）が取付けられて
いて、調節子（７Ｑが挿通しておシ、これの先端には偏
心カム（７つが形成されている。そしてこれの回転によ
シ受は金６ρを介して圧縮ばね部材（至）の撓みが調節
される。上記コレットスピンドル（至）近傍には絶縁板
０を介して導電板のが取付けられていて両部材（１４，
（ハ）を貫通した長孔に導管員が挿通されることによ）
コレットスピンドル（至）の不所望な回転が阻止され、
また導管員と導電板σθとの下端における接離によす、
コレット０が最突出位置にあるかどうかの検出がなされ
る。

検出については後述する１以上のようにコレットヘッド
Ｑは構成されていて、圧縮はね部材（至）と引張夛ばね
部材（至）とでコレット（至）の抑圧に関与する弾性体
ｑＯを構成しているが、両ばね部材は力の作用する方向
が互に反対であるため、圧縮はね部材田が圧接ビン（至
）とコレットスピンドル曽とに十分圧接していて、安定
して作用する状態に保たれ、また引張シばね部材（至）
と調節子（？１）の回転とによシ最下端にて押圧力が＃
Ｉは零に等しく数關の変位によシ適切な押圧力に正確に
達するように調節される。また、上述の導管（至）はタ
レットチャック体（ロ）の接続部（至）に突設した接手
管（ロ）に接続されている。

この接続部（転）の上方には接続弁（至）が軸受体に）
に固定的に取付けられている。接続弁（至）はエアシリ
ン連通し、上昇によシ切離される。さらにまた上述の各
導電板ｇＯにそれぞれ接続された各導線（ロ）は接続部
器に取付けられた４個の圧接端子（至）にそれぞれ接続
されていて、これら圧接端子（至）は、軸受体１０に固
定された環状のレールをもった固定給電子（至）にばね
によシ圧接していて、タレットチャック体（６）が間け
つ回転しても各導管０は常に電圧が印加されている。

次にチャック駆動機構（ハ）につき述べる。上部支持板
［有］と下部支持板（至）とに両端が回転自在に支持さ
れて昇降ねじ体０］）が立設されている。これには昇降
ナツト体θが螺合していて、この昇降ナツト体鏝には、
前述した案内体（イ）、に上下動自在に支持された軸受
休園が取付けられている。上部支持板（ロ）には、案内
溝体（至）とこれに摺動自在にはまった摺動体（ト）と
調節ねじ体（イ）とからなるティクアップ装置（至）が
取付けられていて、これの摺動体（至）ＫＤＣサーボモ
ータｅ９およびエンコーダ（１００）　　が取付けられ
ている。そしてこのＤＣサーボモータ（至）の正逆回転
は、タイミングベル）　（１０１）　　を用いたベルト
伝動機構（１０２）　　Ｋより昇降ねじ体０１）に伝え
られる。また上述の軸受体に）にはＤＣサーボモータ（
１０５）　　が取付けられていて、タレットチャック体
＠◇に取付けられたベルト伝動機構（１０６）Ｋよ）タ
レットチャック体＠◇は適宜回転され、その割出し制御
は４個のコレットヘッド６り、・・・Ｋ対応して設けら
れたスリットを有する割出し円板（１０７）　　とこれ
らのスリットによシ作動する光電スイッチ（１０８）　
　により行なわれるようになっている。なお（１１０）
　　はＴＶカメラ（至）を保持するカメラブラケットで
ある。

上述のようにボンディングヘッド＠は構成されているが
、基本的作動に付き説明する。

先ずコレットヘッド０は４個設けられていて、これらに
は同一でもよいが、必要に応じて異った種類のコレット
υが取付けられるようになっている。

そしてコレツク（至）の二次元的移動はＸＹテーブル＠
によるが、上下方向の移動はＤＣサーボモータに）によ
シ昇降ねじ体ｅつが正逆回転あれ、昇降ナツト体に）、
軸受体に）などを経てコレット６ツが上下動し、ＤＣサ
ーボモータ（至）は制御部（Ｈ）からの指令により作動
するが、回転数の検出はエンコーダ（ロ）によシ行なわ
れる。また４個のコレット６２の中の選択は、ＤＣサー
ボモータ（１０５）　　が制御部（ｌ（）からの指令に
よυ回転し、ベルト機！　（１０６）　　を経てタレッ
トチャック体ＩＩ）が回転して行なわれ割出しは割出し
円板（１０７）　　と光電スイッチ（１０８）とによる
。選択されたコレットヘッド（至）（下方に向いている
）の導管６４はその受座ｕＯが接続弁■に正対していて
、エアシリンダ装置８つの作動により適宜真空源に切換
バルブ（図示しない）を経て連通ずる。さらにまたコレ
ットＱの押圧力は以下のようにして一定に保たれる。す
なわちタレットチャック体θ℃の下降により吸着してい
る回路部品が回路基板（８）に当接すると、これにより
導管０が導電板σｅから離れることによシ検出される。

このときから所定距離タレットチャック体（６）をさら
に下降させることによシ所定値に保たれる。以上がボッ
ディングヘッド＠の説明である。

次に位置ぎめ部（Ｆ）は、回転テーブル（１２１）と、
上面が真空チャックに形成されていて、上記回転テーブ
ル（１２１）　　に自転自在に、かつ等配に設けられた
２個の位置ぎめチャック（１２２）　　と、上記回転テ
ーブル（１２１）　　を１８０度間けつ往復回動させる
図示しないインデックスユニットと、上記回転テーブル
に（１２１）　　に取付けられて上記位置ぎめチャック
（１２２）、　（１２２）をそれぞれ別個に自転させる
図示しないステッピングモータと、テレビカメラ（１２
３）　　などから構成されている。そして位置ぎめチャ
ック（１２２）　　が回路部品供給部（Ｇ）側に位置し
たときは位置ぎめポジションであり、反対側のボンディ
ング部（Ｅ）側に位置したときは供給ポジションである
。

回路部品供給部（Ｇ）は、回路部品例えばペレツ）　（
１３１）、・・・をマトリックス状に多数収容したトレ
イ（１３２）％・・・を多数ストッカ（１３３）　　に
マトリックス状に収容し、ＸＹ駆動装置（１３４）　　
によってピックアップ（１３５）　　を駆動してペレッ
ト（１３１）・・・を１個ずつ吸着保持して位置ぎめポ
ジションの位置ぎめチャック（１２２）　　に供給する
。したがってストッカ（１３３）　　には同種のペレッ
トだけでなく異種のペレットを収容してもよいようにな
っている。

制御部（）（）は電源装置、マイコン装置を内蔵μ各種
センサとともに上述の装置をプログラムに従つて順次作
動させる。

次に上述のボンディング装置の作動につき述べる。制御
部（Ｉ］）からの指令により、供給駆動機構（８）が作
動し、供給マガジン（２）が下降して、最下端のキャリ
ア（７）が従走コンベアａＩ）に乗せられると、これが
走行してキャリア（７）とともに回路基板、例えば横３
備、長さ５譚のセラミック基板に配線パターンが形成さ
れた厚膜回路基板（８）が移送され、ストッパによシデ
イスペンスヘッドαつの位置で位置ぎめ停止する。この
位置でキャリア（′ｒ）上の回路基板（８）は、この位
置の下方に設けられた図示しないネストの上昇によシ一
定の高さにまで持上げられるとともに、上方に固定的に
設けられた図示しない押え板により弾性的に上方から押
されて固定される。ここでテレビカメラαＯによシ撮像
され、回路部品（１３１）　　を取着する予定の部分を
自動的に検出する。すなわち、回路基板（８）の回路部
品（１３１）　　の取着位置の標準パターンは手動で予
めメモリ（図示せず）に記憶されている。従ってその都
度到来する回路基板（８）の回路部品（１’３１　）　
　の取着位置を上記テレビカメラａＱで撮像し、この撮
４ｚ像出力を２値化した毎号と上記標準パターンとを照合し
て位置ずれ量を算出し、この位置ずれ量から実際の回路
部品（１３１）　　の取着位置を認識して、この部分に
回路部品（１３１）　　を固着するだめの材料、例えば
接着性を有する銀ペーストをディスペンスヘッドα力に
より塗布する。塗布が終ると図示しないネストの下降に
より再び回路基板（８）はキャリア（７）上に載置され
、従走コンベアαυの走行により、次のボンディングヘ
ッドに）の下洗送られストッパによ多位置ぎめ停止する
。このマウント位置では、上記ディスペンス位置と同様
に持上げられて固定されボンディングヘッド＠に塔載さ
れているテレビカメラＱによシ撮偉し、上記回路部品（
１３１）　　の取着位置を自動的に検出する。検出手段
は上記ディスペンス作業位置の検出と同様にパターン認
識技術で自動的に行なう。

この間に制御部（Ｈ）からの指令により４個のコレット
ヘッド（至）の中から所望のコレットヘッド６３が選択
され、回転により下方に向き続いて接続弁（至）の作動
によ多選択されたコレットυは吸着を開始する。そして
自動的に位置検出が終了すると、ボンディングヘッド四
のコレットＱの下降、ＸＹテーブル（ハ）の移動により
、コレット（至）で位置ぎめチャック（１２２）　　上
の回路部品（１３１）　　を吸着し、上記検出した取着
位置に尚接装置すると同時に当接を検出し、さらにＤＣ
サーボモータに）によりタレットチャック体０ｐを一定
量下降させて所定の押圧力で押圧し、回路基板（８）に
回路部品（１３１）　　を取着する。これを複数回繰返
して複数個の回路部品（１３１）　　を取着しボンディ
ング工程（マウント工程）を完了する。完了した回路基
板（８）は下降して再びキャリア（７）上に載置され、
図示しないクロスコンベアにより、後走コンベアυ上に
移され、収容マガジン（４）Ｋ収納される。続いて収納
駆動機構（５）により収容マガジン（４）は１ピツチ上
昇して停止する。

他方上記位置ぎめチャック（１２２）上の回路部品（１
３１）　　は次のようにして搬送される。すなわち制御
部（Ｈ）からの指令によりＸＹ駆動装置（１３４）が作
動してピックアップ（１３５）によシトレイ（］　３２
）中の回路部品（１３１）が吸着され、位置ぎめ側の位
置ぎめチャック（１２２）に搬送される。なおストッカ
（１３３）にはマークが付されておシ、このマークを予
め手動で検出してメモリに記憶させること釦より、スト
ッカ（１３３）の位置ずれ量が記憶され、これを基にＸ
Ｙ駆動装置（１３４）は作動する。位置ぎめチャック（
１２２）に吸着された回路部品（１３１）はテレビカメ
ラ（１２３）によ多位置検出され、角度θの誤差は位置
ぎめチャック（１２２）を自転させて修正され、ＸＹ方
向の位置誤差はボンディングヘッドに）の位置情報とし
て利用される。角度修正が終ると、回転テーブル（１２
１）が１８０度回転して回路部品（１３１）は供給側の
位置に移動し、ボンディングヘッドのによシ持ち去られ
た後、１８０度逆回転して位置ぎめ側に戻る。

ｉｔテレビモニタ（１４１）、　（１４２）が設置され
ていて、モニタ（１４１）はテレビカメラα０の撮像出
力を表示し、モニタ（１４２）はテレビカメラ（ハ）の
撮像出力を表示する。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明のボンディング装置は、タ
レットチャック体を設けてこれに複数個のコレットヘッ
ドを取付け、タレットチャック体の回転により所望のコ
レットを選択するように構成したので、ボンディングす
べき異った種類の回路部品に対してもコレットを毎回交
換することなく、単にタレットチャック体を回転させる
だけでよいので、能率向上に益するところ極めて犬であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の一実施例を示すもので、
第１図は全体構成を示す斜視図、第２図はボンディング
部の要部断面正面図、第３図は第２図のＡ部拡大図、第
４図は第２図の要部備面図である。Ａ：架台部、Ｂ：基板供給収納部、Ｃ：搬送部。Ｄ＝ニブイスペッツ、Ｅ：ボンデインク部。Ｆ：位置ぎめ部、Ｇ：回路部品供給部。Ｈ：制御部。（８）：被取付は体（回路基板）、に）：ボンデイング
ヘッド、（イ）：保持機構、＠：チャック駆動機構。 θ◇：タレットチャック体、＠ｅ：タレット部。（至）：コレットヘノド。６ａ：コレット。（１３１）　：回路部品（ベレット）代理人　弁理士　則　近　憲　佑（ほか１名）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）回路部品を吸着して搬送し、これを被取付け体に
押圧して固定するボンディングヘッドをもった半導体デ
バイスのボンディング装置において、上記ボンディング
ヘッドは一端部にタレツト部を有して回転自在かつ上下
動自在に支持されたタレツトチヤツク体と、上記タレツ
ト部に等配にかつ放射状に設けられて上記回路部品を吸
着する複数個のコレツトと、上記タレツトチヤツク体を
間けつ回転させかつ上下動させるチャック駆動機構とを
具備していることを特徴とする半導体デバイスのボンデ
ィング装置。
（２）複数個のコレットは複数種の形状もしくは寸法の
異なるコレットを含んでいることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の半導体デバイスのボンディング装置
。