JP2005340411A

JP2005340411A - ボンディング装置

Info

Publication number: JP2005340411A
Application number: JP2004155612A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Nakayama; 大助中山
Original assignee: Nidec Tosok Corp
Current assignee: Nidec Tosok Corp
Priority date: 2004-05-26
Filing date: 2004-05-26
Publication date: 2005-12-08

Abstract

【課題】高速化が可能なボンディング装置を提供する。
【解決手段】ボンディングヘッド１２にツールホルダ１３を回動する回転機構２１とボンディングツール１３に荷重を加える荷重機構２２を設ける。回転機構２１の駆動源を中空モータ３１で構成し、中空のモータシャフト３５にツールホルダ１４を挿入して上下動自在にガイドする。モータシャフト３５に固定されたブラケット４３とツールホルダ１４を板バネ６３を介して連結し、モータシャフト３５の回転に伴うツールホルダ１４の回転とツールホルダ１４の上下移動とを許容する。荷重機構２２はボイスコイルモータ８１を備えており、ボイスコイルモータ８１の可動子９３から延出したアーム部１０１先端に、ツールホルダ１４を回転自在に保持する保持部１０２を設ける。
【選択図】図２

Description

本発明は、チップを保持するボンディングツールが設けられたボンディング装置に関する。

従来、図５に示すように、チップをボンディングするボンディング装置７０１には、ボンディングヘッド７０２が設けられており、該ボンディングヘッド７０２には、ボンディングツール７０３を回動する回転機構７０４が設けられている。

該回転機構７０４は、ボンディングヘッド７０２の保持部７１１に回動自在に保持された回転部７１２と、該回転部７１２を回動するモータ７１３とからなり、該モータ７１３の駆動軸７１４と前記回転部７１２とは、ベルト７１５で連結されている。前記回転部７１２には、コレットホルダ７１６が上下動自在に支持されており、該コレットホルダ７１６の下端部には、チップを吸着する前記ボンディングツール７０３が取り付けられている。これにより、該ボンディングツール７０３でピックアップしたチップの向きを変更して角度補正ができるように構成されている。

前記ボンディングヘッド７０２には、前記ボンディングツール７０３に荷重を加える荷重伝達機構７２１が設けられており、該荷重伝達機構７２１は、図６に示すように、前記ボンディングヘッド７０２に設けられたボイスコイルモータ７２２を備えている。該ボイスコイルモータ７２２の可動部７２３には、回転軸７２４で支持されたアーム７２５の一方の自由端部が固定されており、該アーム７２５の他方の自由端部には、前記コレットホルダ７１６を上方から付勢するローラ７２６が設けられている。これにより、前記ボイスコイルモータ７２２を作動することで、チップを吸着した前記ボンディングツール７０３に荷重を付与できるように構成されている。

しかしながら、このようなボンディング装置７０１にあっては、モータ７１３の回転軸７１４から回転部７１２にベルト７１５を架け渡して回転機構７０４を構成しているため、構造が複雑であるとともに大型となり重くなるという問題があった。これにより、高速対応が難しかった。

本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたものであり、高速化が可能なボンディング装置を提供することを目的とするものである。

前記課題を解決するために本発明のボンディング装置にあっては、ボンディングツールが取り付けられるツールホルダを備えたボンディングヘッドに、前記ツールホルダを回動する回転機構と、前記ボンディングツールに荷重を加える荷重機構とが設けられたボンディング装置において、前記回転機構の駆動源を回転軸が中空の中空モータで構成して前記ツールホルダの基端部を前記回転軸内で移動自在にガイドし、前記回転軸に固定されたブラケットと前記ツールホルダとを板バネを介して連結して前記回転軸の回動に応じた前記ツールホルダの回動及び前記ツールホルダの上下移動を許容する一方、前記荷重機構を、前記ツールホルダを回動自在に保持する保持部と、該保持部を下方へ付勢する付勢手段とによって構成した。

すなわち、ボンディングツールで保持したチップの向きを変える際には、前記ボンディングツールが取り付けられたツールホルダを回転機構によって回動する。このとき、前記回転軸に固定されたブラケットと前記ツールホルダとは、板バネを介して連結されており、前記回転軸の回動に応じて前記ツールホルダが回動する。これにより、該ツールホルダに取り付けられたボンディングツールが回転し、該ボンディングツールに保持されたチップの向きを変えることができる。

このとき、前記回転機構の駆動源は、回転軸が中空の中空モータで構成されており、前記回転軸内には、前記ツールホルダの基端部が移動自在にガイドされている。このため、モータの回転軸とツールホルダとをベルトで接続する場合と比較して、中空モータの回転軸とツールホルダとを同軸上に配置することができる。

そして、このチップをボンディングする際には、ボンディングツールに保持されたチップをボンディングポイントに配置するとともに、荷重機構の付勢手段によって保持部を下方へ付勢し、該保持部に保持された前記ツールホルダを下方へ付勢する。すると、このツールホルダに取り付けられたボンディングツールが下方へ付勢されるので、該ボンディングツールに保持されたチップに荷重が付与される。このとき、前記回転軸に固定されたブラケットと前記ツールホルダとは、板バネを介して連結されており、この板バネによって前記ツールホルダの上下移動が許容される。これにより、前記ツールホルダの下方への付勢及びチップ着地時のスラスト方向の逃げを許容することができる。

以上説明したように本発明のボンディング装置にあっては、ツールホルダの回動とツールホルダのスラスト方向への移動とを両立させつつ、中空モータを構成する中空の回転軸内にツールホルダの基端部を配置することで、前記回転軸とツールホルダとを同軸上に配置することができる。

このため、モータの回転軸とツールホルダとをベルトで接続した従来と比較して、構造の簡素化及び小型軽量化を図ることができる。これにより、作動時の高速化が容易となる。

また、ベルトも不要となり、低コスト化を図ることができる。

以下、本発明の一実施の形態を図に従って説明する。図１は、本実施の形態にかかるボンディング装置１を示す図であり、該ボンディング装置１は、チップをリードフレームのボンディングポイントへ移送してボンディングする装置である。

このボンディング装置１には、図外の機構によって駆動される可動アーム１１を備えており、該可動アーム１１の先端には、ボンディングヘッド１２が設けられている。該ボンディングヘッド１２には、ボンディングツール１３が取り付けられるツールホルダ１４が設けられており、前記ボンディングツール１３でチップを保持して移送できるように構成されている。

前記ボンディングヘッド１２には、図２にも示すように、前記ツールホルダ１３を回動する回転機構２１と、前記ボンディングツール１３に荷重を加える荷重機構２２とが設けられている。

すなわち、前記ボンディングヘッド１２には、前記回転機構２１の駆動源を構成する中空モータ３１のケーシング３２が固定されており、該ケーシング３２内には、当該中空モータ３１に供給された制御信号に応じて回転するロータ３３が設けられている。該ロータ３３の中心部には、上下に貫通する円形の貫通穴３４が設けられており、当該ロータ３３からは、前記貫通穴３４に連通する円筒状の回転軸としてのモータシャフト３５が上方及び下方に延出している。

該モータシャフト３５は、軸中心をセンターとして前記ケーシング３２に回動自在に支持されており、該下面４２より下方へ延出した前記モータシャフト３５の下端部には、図３に示すような矩形状のブラケット４３が外嵌した状態で固定されている。このモータシャフト３５の下端部には、図２に示したように、前記ツールホルダ１４の基端部が挿入されている。

該ツールホルダ１４は円筒状に形成されており、上端から下端に渡って連通する連通穴５１が設けられている。このツールホルダ１４は、上部側を構成する小径の小径部５２と、下部側を構成する大径の大径部５３とからなり、前記小径部５２は、前記ロータ３３内に設けられた直動ガイド５４によって上下方向へ移動自在にガイドされている。

前記大径部５３の上端部には、上部固定部材６１と下部固定部材６２とが外嵌されてた状態で固定されており、両固定部材６１，６２間には、前記ブラケット４３に固定された板バネ６３が挟持されて状態で固定されている。これにより、前記モータシャフト３５に固定された前記ブラケット４３と前記ツールホルダ１４とは、前記板バネ６３を介して連結されており、該板バネ６３によって前記モータシャフト３５の回転力を前記ツールホルダ１４に伝達するとともに、該ツールホルダ１４の上下方向への移動を前記板バネ６３の撓みによって許容できるように構成されている。

この板バネ６３は、図４に示すように、薄肉のアルミ板（なお材質はアルミ板に限定されず、バネ材（ＳＵＳ３０２）で形成しても良い）によって形成されており、その中央部には、前記ツールホルダ１４の大径部５３が挿通する挿通穴７１が設けられている。この挿通穴７１の外周部は、円形リング状に形成されており、前記上部固定部材６１及び下部固定部材６２で挟持される挟持部７２が形成されている。この挟持部７２からは、半径方向に延在する直線部７３，７３が延出しており、各直線部７３，７３の先端からは、反時計回りに円弧状に延出する円弧部７４，７４が連設されている。各円弧部７４，７４の先端には、中心へ向けて延出する延出部７５，７５が形成されており、各延出部７５，７５には、当該板バネ６３を前記ブラケット４３に固定する際にボルトが挿通されるボルト挿通穴７６，７６が設けられている。

一方、前記荷重機構２２は、図２に示したように、付勢手段としてのボイスコイルモータ８１を備えており、該ボイスコイルモータ８１は、前記ボンディングヘッド１２に固定されている。

すなわち、該ボンディングヘッド１２には、図３に示したように、離間して設けられた一対の固定ブラケット９１，９１が固定されており、各固定ブラケット９１，９１の対向面には、マグネット９２，９２が固定されている。両マグネット９２，９２の間には、可動子９３が上下動自在の保持されており、前記マグネット９２，９２間に位置する前記可動子９３の部位には、外部から制御信号が供給されるコイル９４が形成されている。

この可動子９３の下端部からは、アーム部１０１が側方へ向けて延出しており、該アーム部１０１の先端には、前記ツールホルダ１４を内嵌した状態で保持する保持部１０２が設けられている。これにより、前記ボイスコイルモータ８１の前記コイル９４に通電して前記可動子９３に下方へ向けた力を発生させることによって、前記保持部１０２を下方へ付勢できるように構成されている。

この保持部１０２の内周面と前記ツールホルダ１４の外周面との間には、図２に示したように、ベアリング１１１，１１１が設けられており、当該保持部１０２は、前記ツールホルダ１４を軸中心に回動自在に保持するように構成されている。この保持部１０２には、負圧が供給される負圧供給穴１１２が形成されており、前記ツールホルダ１４の側面には、この負圧供給穴１１２からの負圧を内部の連通穴５１に供給する開口部１１３，１１３が設けられている。

前記ツールホルダ１４の下端部には、ツール取付部１２１が外嵌された状態で固定されており、該ツール取付部１２１の下端には、前記ボンディングツール１３の基端部が挿入された状態で固定されている。これにより、前記負圧供給穴１１２からの負圧を前記ボンディングツール１３下端に開口するバキューム穴１２２に供給してチップを吸着できるように構成されており、前記ツールホルダ１４の上端に開口した前記連通穴５１に光センサを設けることによって、前記ボンディングツール１３のバキューム穴１２２の開口状態、すなわちボンディングツール１３のバキューム穴１２２にチップを吸着できたか否かを検出することができる。なお、前記ツールホルダ１４の連通穴５１の中央部は透明樹脂５１ａで封し、上側へのバキュームリークが無いように構成されている。

以上の構成にかかる本実施の形態において、ボンディングツール１３で保持したチップの向きを変える際には、中空モータ３１に所定のパルス数の制御信号を入力してモータシャフト３５を回動する。このとき、前記モータシャフト３５に固定されたブラケット４３と前記ツールホルダ１４とは、板バネ６３を介して連結されており、前記モータシャフト３５の回動に応じて前記ツールホルダ１４が回動する。これにより、該ツールホルダ１４に取り付けられたボンディングツール１３が回転するので、該ボンディングツール１３に保持されたチップの向きを変えることができる。

このとき、前記回転機構２１の駆動源は、モータシャフト３５が中空の中空モータ３１で構成されており、前記モータシャフト３５内には、前記ツールホルダ１４の基端部が上下移動自在にガイドされている。このため、前記中空モータ３１のモータシャフト３５と前記ツールホルダ１４とを同軸上に配置することができる。

そして、このチップをボンディングする際には、ボンディングヘッド１２をボンディングポイントにて下降し、前記ボンディングツール１３に保持されたチップをボンディングポイントに配置するとともに、荷重機構２２のボイスコイルモータ８１によって保持部１０２を下方へ付勢し、該保持部１０２に保持された前記ツールホルダ１４を下方へ付勢する。すると、このツールホルダ１４に取り付けられたボンディングツール１３が下方へ付勢されるので、前記ボイスコイルモータ８１で発生した力を、該ボンディングツール１３に保持されたチップに荷重として付与することができる。

このとき、前記モータシャフト３５に固定されたブラケット４３と前記ツールホルダ１４とは、板バネ６３を介して連結されており、この板バネ６３が、撓むことによって前記ツールホルダ１４の上下移動が許容されている。このため、前記ツールホルダ１４の下方への付勢及びチップ着地時のスラスト方向の逃げを許容することができる。

このように、ツールホルダ１４の回動とツールホルダ１４のスラスト方向への移動とを両立させつつ、中空モータ３１を構成する中空のモータシャフト３５内にツールホルダ１４の基端部を配置することで、前記モータシャフト３５と前記ツールホルダ１４とを同軸上に配置することができる。

また、構造の簡素化により、組み立て工数を低減するとともに、メインテナンスが容易となる。さらに、従来と比較して、ベルトも不要となり、低コスト化を図ることができる。

本発明の一実施の形態の示す要部の斜視図である。同実施の形態の要部断面図である。同実施の形態を分解した状態を示す斜視図である。同実施の形態の板バネを示し斜視図である。従来のボンディング装置の平面を示す要部断面図である。同従来の荷重伝達機構を示す断面図である。

符号の説明

１ボンディング装置
１２ボンディングヘッド
１３ボンディングツール
１４ツールホルダ
２１回転機構
２２荷重機構
３１中空モータ
３５モータシャフト
４３ブラケット
６３板バネ
８１ボイスコイルモータ
１０２保持部

Claims

ボンディングツールが取り付けられるツールホルダを備えたボンディングヘッドに、前記ツールホルダを回動する回転機構と、前記ボンディングツールに荷重を加える荷重機構とが設けられたボンディング装置において、
前記回転機構の駆動源を回転軸が中空の中空モータで構成して前記ツールホルダの基端部を前記回転軸内で移動自在にガイドし、前記回転軸に固定されたブラケットと前記ツールホルダとを板バネを介して連結して前記回転軸の回動に応じた前記ツールホルダの回動及び前記ツールホルダの上下移動を許容する一方、
前記荷重機構を、前記ツールホルダを回動自在に保持する保持部と、該保持部を下方へ付勢する付勢手段とによって構成したことを特徴とするボンディング装置。