JP2009194015A - Workpiece mounting apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a workpiece mounting apparatus capable of high-speed and high-precision output power in a wide load area ranging from low load to high load to obtain fine pressure bonding quality. <P>SOLUTION: The workpiece mounting apparatus includes a pressure bonding tool 5 that presses a workpiece 10, and first and second press means 1 and 2 that give the pressure bonding tool 5 a load for pressing the workpiece 10. The first press means 1 is composed of an air actuator that gives the pressure bonding tool 5 a load based on an instruction value. The second press means 2 is composed of a linear motor that gives a load that corrects an output load difference by the first press means 1 from the instruction value. The first and second press means 1 and 2 apply a load needed for workpiece mounting, to the workpiece 10. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、電子部品等のワークを基板等に押圧して実装するワーク実装装置に関するものである。   The present invention relates to a workpiece mounting apparatus that mounts a workpiece such as an electronic component by pressing it against a substrate or the like.

電子部品(ワーク)を基板にボンディングする場合、電子部品を押圧するための圧着ツールに押圧力を作用させて、電子部品を基板に向けて加圧して接合する。圧着ツールを押圧する手段としては、エアアクチュエータを採用するものがある(特許文献1)。すなわち、特許文献1に記載された半導体チップの実装装置は、エアシリンダに供給される所定圧のエアが駆動力となって、この駆動力にて圧着ツールを押圧し、電子部品を基板に向けて加圧して実装するようにしている。この場合、レギュレータを使用して空気圧をコントロールすることで、圧着ツールに負荷する荷重を制御している。   When bonding an electronic component (work) to a substrate, a pressing force is applied to a crimping tool for pressing the electronic component, and the electronic component is pressed and bonded to the substrate. As means for pressing the crimping tool, there is one that employs an air actuator (Patent Document 1). That is, in the semiconductor chip mounting apparatus described in Patent Document 1, air of a predetermined pressure supplied to the air cylinder serves as a driving force, presses the crimping tool with this driving force, and directs the electronic component toward the substrate. And pressurizing and mounting. In this case, the load applied to the crimping tool is controlled by controlling the air pressure using a regulator.

また、圧着ツールを押圧する手段としては、ボイスコイルモータ等のリニア型モータを採用するものがある(特許文献2)。すなわち、圧着ツールの上下運動の駆動源としてボイスコイルモータを使用し、圧着ツールの周囲に巻回したコイルに電流を流して圧着ツールを上下運動させるものである。この場合、コイルに流す電流をコントロールすることで圧着ツールに負荷する荷重を制御している。   Moreover, as means for pressing the crimping tool, there is one that employs a linear motor such as a voice coil motor (Patent Document 2). That is, a voice coil motor is used as a drive source for the vertical movement of the crimping tool, and an electric current is passed through the coil wound around the crimping tool to move the crimping tool up and down. In this case, the load applied to the crimping tool is controlled by controlling the current flowing through the coil.

ところで、電子部品を基板に圧着して実装する場合、良好な圧着品質を得る必要がある。基板の割れや欠けを防止するためには、電子部品が基板等に接触する際、可能な限り荷重を小さくする必要がある。また、はんだの良好な接合状態を得るために、電子部品と基板との接合過程では、はんだの接合不良をおこさない、適切な荷重プロファイルを予め設定し、この荷重プロファイルに従って押圧力を高精度に制御する必要がある。
特開2007−287792号公報 特開2002−281728号公報
By the way, when an electronic component is mounted on a substrate by pressure bonding, it is necessary to obtain good pressure bonding quality. In order to prevent the substrate from cracking or chipping, it is necessary to reduce the load as much as possible when the electronic component contacts the substrate or the like. In addition, in order to obtain a good solder bonding state, an appropriate load profile that does not cause solder bonding failure is set in advance in the process of bonding the electronic component and the substrate, and the pressing force is highly accurate according to this load profile. Need to control.
JP 2007-287792 A JP 2002-281728 A

前記特許文献1に記載のようなエアアクチュエータは、空気圧の上限は決まっているため、大きな出力荷重を付与したい場合は、受圧面積を広くするなどし、出力荷重の上限を決定する必要がある。しかしながら、この場合、空気圧制御に用いるレギュレータの分解能は一定であるので、出力荷重を増大させると荷重分解能が低下して低荷重領域の出力が困難となる。また、大きな荷重を出力するほど、荷重分解能の低下により予め設定した荷重値との誤差が増大する。   Since the upper limit of the air pressure is determined in the air actuator as described in Patent Document 1, it is necessary to determine the upper limit of the output load by increasing the pressure receiving area or the like when applying a large output load. However, in this case, since the resolution of the regulator used for air pressure control is constant, when the output load is increased, the load resolution is lowered and it becomes difficult to output in the low load region. Further, the larger the load is output, the more the error from the preset load value increases due to the decrease in load resolution.

リニア型モータを制御するものでは、電流値を上げることで推力を増大させることができるが、電流値を上げすぎるとコイルが発熱することにより圧着ツールが加熱され、この加熱に起因して膨張が生じ、電子部品を割るという不具合が生じてしまう。また、コイルに流すことのできる電流量は決まっているので、さらに荷重の増大を行う場合は、リニア型モータのサイズアップを図る必要があり、装置サイズも必然的に大きくする必要がある。しかしながら、装置をサイズアップすると、大きな設置スペースが必要となる。さらに、圧着ツールの重量が大となることにより、衝撃荷重が大となり、結果的に低荷重を出力できないという問題がある。その上に、圧着ツールの高速運動により慣性が大きくなることで振動が大となり、この振動で電子部品を割るという不具合が生じる可能性がある。   In the case of controlling a linear motor, the thrust can be increased by increasing the current value. However, if the current value is increased too much, the coil generates heat and the crimping tool is heated, and this heating causes expansion. This causes a problem of breaking the electronic component. In addition, since the amount of current that can be passed through the coil is determined, when further increasing the load, it is necessary to increase the size of the linear motor, and it is also necessary to increase the device size. However, when the size of the device is increased, a large installation space is required. Furthermore, since the weight of the crimping tool increases, the impact load increases, resulting in a problem that a low load cannot be output. In addition, there is a possibility that the vibration becomes large due to the increase of inertia due to the high speed movement of the crimping tool, and the electronic component is broken by this vibration.

このように、従来のこの種の装置において、出力荷重の増大を行うと、エアアクチュエータにて構成するものでは、荷重分解能が低下するために、低荷重域の出力が困難であり、リニア型モータにて構成するものでは、可動部である圧着ツールの重量増により低荷重域の出力が困難であった。このため、低荷重から高荷重までの広範囲な荷重領域で、予め設定された荷重値に従って圧着ツールの押圧力を制御することができず、良好な圧着品質を得ることができなかった。   As described above, in this type of conventional device, when the output load is increased, the load constituted by the air actuator is reduced, so that it is difficult to output in the low load region because the load resolution is reduced. In the case of the above, it is difficult to output in a low load region due to an increase in the weight of the crimping tool which is a movable part. For this reason, the pressing force of the crimping tool cannot be controlled in accordance with a preset load value in a wide range of loads from a low load to a high load, and good crimping quality cannot be obtained.

本発明は、上記課題に鑑みて、低荷重から高荷重まで広範囲な荷重領域において高速かつ高精度に出力することができて、良好な圧着品質を得ることができるワーク実装装置を提供する。   In view of the above-described problems, the present invention provides a workpiece mounting apparatus that can output at high speed and high accuracy in a wide range of load from low load to high load, and can obtain good pressure bonding quality.

本発明のワーク実装装置は、ワークを押圧する圧着ツールと、ワークを押圧するための荷重を圧着ツールに付与する第1・第2押圧手段とを備えたワーク実装装置であって、前記第1押圧手段は、前記圧着ツールに指令値に基づく荷重を付与するエアアクチュエータから構成され、前記第2押圧手段は、指令値から、第1押圧手段による出力荷重の差を補正する荷重を付与するリニア型モータにて構成され、前記第1・第2押圧手段により実装時において必要な荷重である設定荷重をワークに負荷するものである。   The workpiece mounting apparatus according to the present invention is a workpiece mounting apparatus including a crimping tool that presses a workpiece and first and second pressing means that apply a load for pressing the workpiece to the crimping tool. The pressing means is composed of an air actuator that applies a load based on a command value to the crimping tool, and the second pressing means is a linear that applies a load that corrects a difference in output load by the first pressing means from the command value. It is comprised by a type | mold motor, and applies the set load which is a load required at the time of mounting to a workpiece | work by the said 1st, 2nd press means.

本発明のワーク実装装置によれば、エアアクチュエータとリニア型モータとの2種類の押圧手段を備えているので、指令値から、第1押圧手段による出力荷重の差を第2押圧手段にて補正することができる。この場合、リニア型モータは、コイルに流す電流を調整することにより推力を調整することができるので、エアアクチュエータによる誤差を補正することができ、実装時において必要な荷重を高精度にワークに負荷することができる。さらに、リニア型モータは、エアアクチュエータと比較して応答が速いため、出力荷重を高速に補正することができる。   According to the workpiece mounting apparatus of the present invention, since the two types of pressing means of the air actuator and the linear motor are provided, the difference in the output load by the first pressing means is corrected by the second pressing means from the command value. can do. In this case, the linear motor can adjust the thrust by adjusting the current flowing through the coil, so that errors caused by the air actuator can be corrected, and the load required for mounting can be applied to the workpiece with high accuracy. can do. Furthermore, since the linear motor has a faster response than the air actuator, the output load can be corrected at high speed.

前記リニア型モータを、リニアモータとしたり、リニアアクチュエータとしたりすることができる。リニアモータは、電磁力により対象物に対して直接、直線的な運動(往復運動)を与える駆動装置である。リニアアクチュエータは、円筒状の回転型モータを直線状に展開したものではなく、独自の電磁的構成を有し、リニアモータとは異なる。   The linear motor can be a linear motor or a linear actuator. The linear motor is a drive device that gives a linear motion (reciprocating motion) directly to an object by electromagnetic force. The linear actuator is not a linear rotary motor developed linearly, but has a unique electromagnetic configuration and is different from a linear motor.

前記第1押圧手段と前記第2押圧手段とを圧着ツールの軸心上に配設することができる。   The first pressing means and the second pressing means can be disposed on the axis of the crimping tool.

前記第1押圧手段を、前記第2押圧手段の反ワーク側に配設することができる。   The first pressing means can be disposed on the opposite side of the second pressing means.

ワークに負荷される荷重を検出する荷重検出器と、荷重検出器にて検出された荷重情報と、設定荷重との過不足を検出し、この過不足に基づいて第2押圧手段を制御して、設定荷重となるように補正する制御手段とを備えることができる。   The load detector that detects the load applied to the workpiece, the load information detected by the load detector, and the set load are detected to detect excess and deficiency, and the second pressing means is controlled based on this excess and deficiency. And a control means for correcting the set load.

本発明では、指令値に基づく第1押圧手段による荷重と設定荷重との誤差を第2押圧手段にて補正することができる。このため、設定荷重との誤差が大でもその誤差の補正ができ、エアアクチュエータに対しては高精度な出力を要求しない。従ってこのワーク実装装置は、低荷重から高荷重まで広範囲な荷重領域で、しかも高精度に出力することができる。よって、ワークを実装する場合、適切な荷重を負荷することができて、ワークの割れや欠けを防止でき、良好な接合品質を得ることができる。さらに、負荷荷重を高速に調整することができるため、一層高精度に出力することができる。   In the present invention, the error between the load by the first pressing means based on the command value and the set load can be corrected by the second pressing means. For this reason, even if the error with the set load is large, the error can be corrected, and a highly accurate output is not required for the air actuator. Therefore, this workpiece mounting apparatus can output with high accuracy in a wide load range from low load to high load. Therefore, when a workpiece is mounted, an appropriate load can be applied, the workpiece can be prevented from being broken or chipped, and good bonding quality can be obtained. Furthermore, since the load can be adjusted at high speed, it can be output with higher accuracy.

前記リニア型モータを、リニアモータやリニアアクチュエータとすると、駆動対象に非接触で任意の方向に推進力を与えることが可能であるため、駆動機構を単純にすることができる。また、高い応答性が得られるので、急な勾配も追従でき、特性の経年変化も少なく、保守性・制御性に優れる等の利点がある。   When the linear motor is a linear motor or a linear actuator, a driving mechanism can be simplified because a driving force can be applied to an object to be driven without contact. In addition, since high responsiveness can be obtained, it is possible to follow a steep gradient, there are few changes over time in characteristics, and there are advantages such as excellent maintainability and controllability.

前記第1押圧手段と前記第2押圧手段とを圧着ツールの軸心上に配設すると、機構の重心に対して力を作用することができ、余分なモーメント荷重を発生させないため、作動中の振動を小とすることができる。よって、ワークを損傷させることなく実装することが可能となり、また、余分なモーメント荷重などを発生させないことで機構の簡略化を行えるため、装置のコンパクト化を図ることができる。   If the first pressing means and the second pressing means are arranged on the axial center of the crimping tool, a force can be applied to the center of gravity of the mechanism, and an excessive moment load is not generated. Vibration can be reduced. Therefore, it is possible to mount the workpiece without damaging it, and the mechanism can be simplified by not generating an extra moment load or the like, so that the apparatus can be made compact.

前記第1押圧手段を、前記第2押圧手段の反ワーク側に配設すると、第1押圧手段の受圧面積を大とすることができるため効率が良くなるとともに、第2押圧手段の小型化を図ることができて装置の一層のコンパクト化を図ることができる。   If the first pressing means is disposed on the opposite side of the second pressing means, the pressure receiving area of the first pressing means can be increased, so that the efficiency is improved and the size of the second pressing means is reduced. As a result, the apparatus can be made more compact.

荷重検出器と制御手段とを備えることによって、ワークに負荷される荷重を正確に検出でき、設定荷重と検出荷重との差をフィードバック補正することで、ワークに負荷される荷重を安定して制御することができて、一層良好な圧着品質を得ることができる。   By providing a load detector and control means, it is possible to accurately detect the load applied to the workpiece, and to stably control the load applied to the workpiece by feedback correcting the difference between the set load and the detected load. And better crimping quality can be obtained.

以下本発明の実施の形態を図1〜図3に基づいて説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS.

図1は本発明のワーク実装装置を示し、このワーク実装装置は、半導体チップ等の電子部品(ワーク)10を、はんだ13よりなる接着剤を介して実装基板(基板)11の所定箇所に実装するものであり、半導体チップ10を、基板11に向けて加圧するとともに加熱するように構成されている。   FIG. 1 shows a workpiece mounting apparatus according to the present invention. This workpiece mounting apparatus mounts an electronic component (work) 10 such as a semiconductor chip on a predetermined position of a mounting board (board) 11 with an adhesive made of solder 13. The semiconductor chip 10 is configured to be pressurized and heated toward the substrate 11.

ワーク実装装置は、図1に示すように、ワーク10を押圧するための荷重を圧着ツール5に付与する第1押圧手段1及び第2押圧手段2と、第1押圧手段1及び第2押圧手段2でワーク10を押圧するとともに、ワーク10に負荷される荷重を検出する機能を兼ねた加圧体3と、第2押圧手段2による押圧力を制御する制御手段17とを備える。第1押圧手段1及び第2押圧手段2は、圧着ツール5の軸心上に配設するとともに、第1押圧手段1を、第2押圧手段2の反ワーク側に配設している。   As shown in FIG. 1, the workpiece mounting apparatus includes a first pressing unit 1 and a second pressing unit 2 that apply a load for pressing the workpiece 10 to the crimping tool 5, and a first pressing unit 1 and a second pressing unit. 2, the pressurizing body 3 that also functions to detect the load applied to the work 10 and the control means 17 that controls the pressing force by the second pressing means 2. The first pressing means 1 and the second pressing means 2 are disposed on the axial center of the crimping tool 5, and the first pressing means 1 is disposed on the opposite side of the second pressing means 2.

第1押圧手段1は、エアアクチュエータにて構成している。すなわち、エアアクチュエータは、圧縮エアが供給される中空状の筒体9と、圧縮エアの押圧力を受ける受圧部4と、受圧部4が圧着ツール5に連結されて、圧縮エアの押圧力を圧着ツール5に伝達する伝達部8から構成される。筒体9には孔部12が設けられており、この孔部12を介して図示省略の圧縮エア供給源から圧縮エア(高圧ガス)が供給される。そして、受圧部4が圧縮エアの圧力を受けると筒体9内で受圧面積に応じた押圧力が発生し、伝達部8を介して圧着ツール5に付与することができる。この場合、図示省略のエアアクチュエータ用の制御手段にて、筒体9に供給する圧縮エアの圧力を制御可能である。すなわち、制御手段が荷重指令値を入力することによって、エアアクチュエータの押圧力を制御することができる。   The 1st press means 1 is comprised with the air actuator. That is, the air actuator includes a hollow cylindrical body 9 to which compressed air is supplied, a pressure receiving portion 4 that receives a pressing force of the compressed air, and a pressure receiving portion 4 that is connected to the crimping tool 5 to reduce the pressing force of the compressed air. It is composed of a transmission portion 8 that transmits to the crimping tool 5. The cylindrical body 9 is provided with a hole 12 through which compressed air (high pressure gas) is supplied from a compressed air supply source (not shown). When the pressure receiving portion 4 receives the pressure of compressed air, a pressing force corresponding to the pressure receiving area is generated in the cylindrical body 9 and can be applied to the crimping tool 5 via the transmission portion 8. In this case, the pressure of the compressed air supplied to the cylinder 9 can be controlled by a control means for the air actuator (not shown). That is, the pressing force of the air actuator can be controlled when the control means inputs the load command value.

第2押圧手段2は、リニア型モータにて構成されている。リニア型モータとは、リニアモータとリニアアクチュエータとに大別される。リニアモータは、電磁力により対象物に対して直接、直線的な運動(往復運動)を与える駆動装置であり、リニアアクチュエータとは、円筒状の回転型モータを直線状に展開したものではなく、独自の電磁的構成を有し、リニアモータとは異なる。リニアモータには、リニア誘導モータ、リニア同期モータ、リニア直流モータ、リニアハイブリットモータ、リニアパルスモータがある。リニアアクチュエータは、リニア振動アクチュエータ、リニア電磁ソレノイド、リニア電磁ポンプがある。   The second pressing means 2 is composed of a linear motor. Linear motors are roughly classified into linear motors and linear actuators. A linear motor is a drive device that gives a linear motion (reciprocating motion) directly to an object by electromagnetic force, and a linear actuator is not a linear rotation type of a cylindrical rotary motor, It has a unique electromagnetic configuration and is different from a linear motor. Linear motors include linear induction motors, linear synchronous motors, linear DC motors, linear hybrid motors, and linear pulse motors. The linear actuator includes a linear vibration actuator, a linear electromagnetic solenoid, and a linear electromagnetic pump.

本実施形態では、リニア型モータは、リニア直流モータであるボイスコイルモータにて構成している。すなわち、ボイスコイルモータは、圧着ツール5の外周側に配設される磁石と、磁石の外周側に配設されるコイルとを有している。コイルに電流を流すと、磁石の磁束との間に推力が発生して圧着ツール5を上方又は下方に移動させることができる。また、コイルに逆向きの電流を流すと、圧着ツール5を逆の方向に移動させることができる。この場合、リニア型モータ用の制御手段17にてコイルに流す電流の大きさを制御して、圧着ツール5に付与する推力を高速で制御することができるとともに、コイルに流す電流の向きを制御して、圧着ツール5に負荷する推力の向きを制御することができる。これにより、指令値から、第1押圧手段による出力荷重の差を補正する調整用荷重を付与することができる。なお、本実施形態では、制御手段として、エアアクチュエータ用のものとリニア型モータ用のものとを設けているが、エアアクチュエータとリニア型モータとの両方を同時に制御するものを1つ設けてもよい。   In the present embodiment, the linear motor is configured by a voice coil motor that is a linear DC motor. That is, the voice coil motor has a magnet disposed on the outer peripheral side of the crimping tool 5 and a coil disposed on the outer peripheral side of the magnet. When an electric current is passed through the coil, a thrust is generated between the magnetic flux and the crimping tool 5 can be moved upward or downward. Further, when a reverse current is passed through the coil, the crimping tool 5 can be moved in the reverse direction. In this case, the magnitude of the current flowing through the coil can be controlled by the control means 17 for the linear motor so that the thrust applied to the crimping tool 5 can be controlled at a high speed and the direction of the current flowing through the coil can be controlled. Thus, the direction of thrust applied to the crimping tool 5 can be controlled. Thereby, the adjustment load which correct | amends the difference of the output load by a 1st press means from a command value can be provided. In this embodiment, the air actuator and the linear motor are provided as the control means. However, it is also possible to provide one that controls both the air actuator and the linear motor at the same time. Good.

圧着ツール5の先端部には、ワーク10に荷重を負荷する加圧体3を設けている。この加圧体3には、ワーク10に負荷される荷重を検出する荷重検出器16(図3参照)を備えている。   A pressure member 3 that applies a load to the workpiece 10 is provided at the tip of the crimping tool 5. The pressurizing body 3 includes a load detector 16 (see FIG. 3) that detects a load applied to the workpiece 10.

次に、ワーク実装装置を使用して半導体チップ10を基板11に実装する実装方法を説明する。まず、ワーク実装装置を、半導体チップ10を実装すべき基板11の上方にまで移動させる。その後、エアアクチュエータに所定量の圧縮エアを供給して、設定手段15(図3参照)により予め設定した設定荷重となるように制御する。つまり、図示省略のエアアクチュエータ用の制御手段から、設定荷重となる指令値をエアアクチュエータに出力する。   Next, a mounting method for mounting the semiconductor chip 10 on the substrate 11 using the work mounting apparatus will be described. First, the work mounting apparatus is moved to above the substrate 11 on which the semiconductor chip 10 is to be mounted. Thereafter, a predetermined amount of compressed air is supplied to the air actuator, and the setting means 15 (see FIG. 3) controls the load to be set in advance. That is, a command value serving as a set load is output to the air actuator from the air actuator control means (not shown).

この場合、半導体チップ10に負荷される荷重を、荷重検出器16にて検出する。例えば、荷重検出器16が、図2の点線に示すようなシリンダー出力値を検出した場合、設定手段15により予め設定した図2の実線の荷重指令値との過不足分が誤差として検出される。なお、図2の実線に示すような荷重指令値は、半導体チップ10と基板11との圧着過程において、半導体チップ10に最適なはんだ13の接合状態を得ることのできるような荷重値を想定したものであり、ワーク10の種類に応じて決定されるものである。また、説明を簡単にするため図2では荷重指令値を直線状としているが、実際は複数のステップ状に増加させるのが好ましい。ここで、ステップ状に増加させるとは、一定荷重が所定時間(例えば、0.1秒単位)だけ負荷された後、前記一定荷重よりも大きい荷重が一定時間だけ負荷されていくことになる。   In this case, the load applied to the semiconductor chip 10 is detected by the load detector 16. For example, when the load detector 16 detects a cylinder output value as shown by the dotted line in FIG. 2, an excess or deficiency from the load command value indicated by the solid line in FIG. . Note that the load command value as shown by the solid line in FIG. 2 assumes a load value that can obtain an optimal bonding state of the solder 13 to the semiconductor chip 10 in the crimping process between the semiconductor chip 10 and the substrate 11. It is determined according to the type of the workpiece 10. In addition, in order to simplify the explanation, the load command value is linear in FIG. 2, but it is actually preferable to increase it in a plurality of steps. Here, increasing stepwise means that after a constant load is applied for a predetermined time (for example, in units of 0.1 seconds), a load larger than the constant load is applied for a predetermined time.

シリンダー出力値と荷重指令値との誤差を検出すると、誤差情報が制御手段17に伝達される。そして、制御手段17の制御により、第1押圧手段1と第2押圧手段2との押圧力が荷重指令値と略一致するように、第2押圧手段2の推力を制御する。すなわち、第2押圧手段2は、誤差を補正するものであるので、第2押圧手段2の押圧力(推力)は、プラスであったりマイナスであったりする。このため、ボイスコイルモータ等のように、直線的な往復運動するものが、この第2押圧手段2として最適となる。このように、本発明のワーク実装装置は、予め設定された荷重指令値で半導体チップ10を基板11に押圧することができる。これにより、圧着ツール5が半導体チップ10に接触する際には、小さい荷重で接触し、半導体チップ10を圧着する過程では、半導体チップ10に対して最適なはんだ13の接合状態を得ることができるような荷重を負荷することができる。   When an error between the cylinder output value and the load command value is detected, the error information is transmitted to the control means 17. Then, the thrust of the second pressing means 2 is controlled by the control of the control means 17 so that the pressing force of the first pressing means 1 and the second pressing means 2 substantially coincides with the load command value. That is, since the second pressing means 2 corrects an error, the pressing force (thrust) of the second pressing means 2 is positive or negative. For this reason, what reciprocates linearly, such as a voice coil motor, is optimal as the second pressing means 2. Thus, the workpiece mounting apparatus of the present invention can press the semiconductor chip 10 against the substrate 11 with a preset load command value. Thereby, when the crimping tool 5 comes into contact with the semiconductor chip 10, the solder 13 is brought into contact with a small load, and in the process of crimping the semiconductor chip 10, an optimal joining state of the solder 13 to the semiconductor chip 10 can be obtained. Such a load can be applied.

本発明では、エアアクチュエータとリニア型モータとの2種類の押圧手段を備えているので、指令値に基づく第1押圧手段1による荷重と設定荷重との誤差を第2押圧手段2にて補正することができる。このため、エアアクチュエータに対しては高精度な出力を要求せず、低荷重から高荷重まで広範囲な荷重領域で、しかも高精度に出力することができる。この場合、リニア型モータは、コイルに流す電流を調整することにより推力を調整することができるので、エアアクチュエータによる誤差を補正することができ、実装時において必要な荷重を高精度に半導体チップ10に負荷することができる。このため、半導体チップ10を実装する場合、適切な荷重を負荷することができて、半導体チップ10の割れや欠けを防止でき、良好な接合品質を得ることができる。しかも、リニア型モータは、エアアクチュエータと比較して応答が速いため、出力荷重誤差を高速に補正することができ、一層高精度に出力することができる。   In the present invention, since two types of pressing means, that is, an air actuator and a linear motor, are provided, the second pressing means 2 corrects an error between the load by the first pressing means 1 and the set load based on the command value. be able to. Therefore, the air actuator is not required to output with high accuracy, and can be output with high accuracy in a wide load range from low load to high load. In this case, since the linear motor can adjust the thrust by adjusting the current flowing through the coil, the error due to the air actuator can be corrected, and the load required during mounting can be accurately applied to the semiconductor chip 10. Can be loaded. For this reason, when the semiconductor chip 10 is mounted, an appropriate load can be applied, cracking or chipping of the semiconductor chip 10 can be prevented, and good bonding quality can be obtained. In addition, since the linear motor has a faster response than the air actuator, the output load error can be corrected at high speed, and output can be performed with higher accuracy.

リニア型モータを、リニアモータとしているので、駆動対象に非接触で任意の方向に推進力を与えることが可能であり、駆動機構を単純にすることができる。また、高い応答性が得られるので、急な勾配も追従でき、特性の経年変化も少なく、保守性・制御性に優れる等の利点がある。   Since the linear motor is a linear motor, it is possible to apply a propulsive force in any direction without contact with the object to be driven, and the drive mechanism can be simplified. In addition, since high responsiveness can be obtained, it is possible to follow a steep gradient, there are few changes over time in characteristics, and there are advantages such as excellent maintainability and controllability.

前記第1押圧手段1と前記第2押圧手段2とを圧着ツール5の軸心上に配設しているので、機構の重心に対して力を作用することができ、余分なモーメント荷重を発生させないため、作動中の振動を小とすることができる。よって、ワークを損傷させることなく実装することが可能となり、また、余分なモーメント荷重などを発生させないことで機構の簡略化を行えるため、装置のコンパクト化を図ることができる。   Since the first pressing means 1 and the second pressing means 2 are arranged on the axial center of the crimping tool 5, a force can be applied to the center of gravity of the mechanism, and an extra moment load is generated. Therefore, vibration during operation can be reduced. Therefore, it is possible to mount the workpiece without damaging it, and the mechanism can be simplified by not generating an extra moment load or the like, so that the apparatus can be made compact.

前記第1押圧手段1を、前記第2押圧手段2の反ワーク側に配設しているので、第1押圧手段1の受圧面積を大とすることができるため効率が良くなるとともに、第2押圧手段2の小型化を図ることができて装置の一層のコンパクト化を図ることができる。   Since the first pressing means 1 is disposed on the side opposite to the workpiece of the second pressing means 2, the pressure receiving area of the first pressing means 1 can be increased, so that the efficiency is improved and the second The pressing means 2 can be downsized, and the apparatus can be further downsized.

荷重検出器16と制御手段17とを備えることによって、半導体チップ10に負荷される荷重を正確に検出でき、設定荷重と検出荷重との差をフィードバック補正することで、半導体チップ10に負荷される荷重を安定して制御することができて、一層良好な圧着品質を得ることができる。   By providing the load detector 16 and the control means 17, the load applied to the semiconductor chip 10 can be detected accurately, and the semiconductor chip 10 is loaded by feedback correcting the difference between the set load and the detected load. The load can be stably controlled, and a better pressure bonding quality can be obtained.

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、エアシリンダとリニア型モータとが逆の配置であってもよい。また、荷重検出器16を、半導体チップ10の下面に付設してもよい。この場合、可動部である圧着ツール5の重量を小とすることができて、荷重を負荷することによる衝撃荷重を小とすることができるという利点がある。エアアクチュエータの数としては、1つに限られず2つ以上あってもよい。圧着ツール5の形状としては、円柱状に限られるものではなく、エアアクチュエータで押圧可能なものであり、かつリニア型モータで押圧可能なものであれば、円筒状のものや四角柱のもの等種々の形状を採用することができる。   As described above, the embodiment of the present invention has been described. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made. For example, even if the air cylinder and the linear motor are arranged in reverse. Good. Further, the load detector 16 may be attached to the lower surface of the semiconductor chip 10. In this case, there is an advantage that the weight of the crimping tool 5 which is a movable part can be reduced, and the impact load caused by applying the load can be reduced. The number of air actuators is not limited to one and may be two or more. The shape of the crimping tool 5 is not limited to a columnar shape, but can be a cylindrical one or a quadrangular column as long as it can be pressed by an air actuator and can be pressed by a linear motor. Various shapes can be employed.

このワーク実装装置は、半導体チップ10を吸着するコレットを備えたダイボンダにも使用できる。すなわち、加圧体3に替えて、半導体チップ10をピックアップして吸着保持できるコレットとしてもよい。この場合、ワーク実装装置は、搬送手段によってXYZ方向に移動可能とされ、半導体チップ10が供給される供給部から半導体チップ10をピックアップしてコレットにて吸着保持し、ボンディングポジションであるリードフレーム等の基板11に押圧(圧着)する。このように、ワーク実装装置は、ダイボンダ、フリップチップボンダ等に使用することができる。   This work mounting apparatus can also be used for a die bonder provided with a collet that adsorbs the semiconductor chip 10. That is, instead of the pressurizing body 3, a collet that can pick up and hold the semiconductor chip 10 may be used. In this case, the work mounting apparatus can be moved in the XYZ directions by the conveying means, picks up the semiconductor chip 10 from the supply unit to which the semiconductor chip 10 is supplied, holds it by a collet, and performs a lead frame as a bonding position. The substrate 11 is pressed (crimped). Thus, the workpiece mounting apparatus can be used for a die bonder, a flip chip bonder, or the like.

なお、本発明においてリニア型モータには、圧電素子又は超音波モータを含めるものとする。圧電素子は、強誘電体の一種で、振動や圧力などの力が加わると電圧が発生し、また逆に電圧が加えられると伸縮する素子である。薄手の圧電素子と金属板を貼り合わせた構造のモノモルフ、2枚の圧電素子を貼り合わせた構造のバイモルフ、多数の圧電素子を重ねて棒状にした積層型がある。圧電素子にて構成すると、低電圧で大きな変位量を持ち、高剛性で応答性もよく、さらに、小型で軽量である。超音波モータは、超音波振動を利用してロータあるいはリニア被駆動体を駆動する方式のモータである。波動原理から進行波型・定在波型、振動モードから共振型・非共振型、形状から円板型・平板型・くさび型がある。超音波モータにて構成すると、毎分数10〜数100回転の低速で高トルクを得ることができるため、ギア減速機構を必要とせず、ダイレクトドライブが可能である。また、ロータのイナーシャ(慣性)が小さいのと、モータの摩擦による制動力が大きいため、優れた応答性を発揮し、速度コントロールも無段階に変化可能な上、機械的時定数も1msec以下と、制御性にも大変優れ、高精度な速度制御および位置制御が可能である。さらには、シンプルな構成と軽量を得ており、低速でギア減速が不要、人間の耳には聞こえない超音波領域の振動を駆動源とするため、作動音がきわめて静かであるとの利点もある。   In the present invention, the linear motor includes a piezoelectric element or an ultrasonic motor. A piezoelectric element is a kind of ferroelectric material, which generates a voltage when a force such as vibration or pressure is applied, and conversely expands and contracts when a voltage is applied. There are monomorphs with a structure in which a thin piezoelectric element and a metal plate are bonded together, bimorphs with a structure in which two piezoelectric elements are bonded together, and a stacked type in which a large number of piezoelectric elements are stacked in a rod shape. When constituted by a piezoelectric element, it has a large displacement at a low voltage, is highly rigid and has good responsiveness, and is small and lightweight. An ultrasonic motor is a motor that drives a rotor or a linear driven body using ultrasonic vibration. There are traveling wave type / standing wave type based on wave principle, resonant type / non-resonant type based on vibration mode, and disc type / flat plate type / wedge type based on shape. When configured with an ultrasonic motor, high torque can be obtained at a low speed of several tens to several hundreds of revolutions per minute, so that direct drive is possible without requiring a gear reduction mechanism. In addition, since the rotor inertia (inertia) is small and the braking force due to the friction of the motor is large, it exhibits excellent responsiveness, the speed control can be changed steplessly, and the mechanical time constant is 1 msec or less. Also, it has excellent controllability, and highly accurate speed control and position control are possible. In addition, it has a simple structure and light weight, requires no gear deceleration at low speed, and uses vibration in the ultrasonic region that cannot be heard by the human ear as a drive source, so it has the advantage that the operation sound is extremely quiet. is there.

本発明の実施形態を示すワーク実装装置の簡略斜視図である。It is a simplified perspective view of the workpiece | work mounting apparatus which shows embodiment of this invention. 本発明のワーク実装装置を使用してボンディングする際、ワークに負荷される荷重を示すグラフ図である。It is a graph which shows the load loaded on a workpiece | work when bonding using the workpiece | work mounting apparatus of this invention. 本発明のワーク実装装置により負荷される荷重を制御する機構をしめすブロック図である。It is a block diagram which shows the mechanism which controls the load loaded with the workpiece | work mounting apparatus of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 第1押圧手段
2 第2押圧手段
5 圧着ツール
10 ワーク
16 荷重検出器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st press means 2 2nd press means 5 Crimping tool 10 Workpiece 16 Load detector

Claims (6)

ワークを押圧する圧着ツールと、ワークを押圧するための荷重を圧着ツールに付与する第1・第2押圧手段とを備えたワーク実装装置であって、
前記第1押圧手段は、前記圧着ツールに指令値に基づく荷重を付与するエアアクチュエータから構成され、
前記第2押圧手段は、指令値から、第1押圧手段による出力荷重の差を補正する荷重を付与するリニア型モータにて構成され、
前記第1・第2押圧手段により実装時において必要な荷重である設定荷重をワークに負荷することを特徴とするワーク実装装置。
A workpiece mounting device comprising a crimping tool for pressing a workpiece and first and second pressing means for applying a load for pressing the workpiece to the crimping tool,
The first pressing means includes an air actuator that applies a load based on a command value to the crimping tool,
The second pressing means is composed of a linear motor that applies a load for correcting a difference in output load by the first pressing means from a command value,
A workpiece mounting apparatus that applies a set load, which is a load required at the time of mounting, to the workpiece by the first and second pressing means.
前記リニア型モータは、リニアモータであることを特徴とする請求項1のワーク実装装置。   The workpiece mounting apparatus according to claim 1, wherein the linear motor is a linear motor. 前記リニア型モータは、リニアアクチュエータであることを特徴とする請求項1のワーク実装装置。   2. The workpiece mounting apparatus according to claim 1, wherein the linear motor is a linear actuator. 前記第1押圧手段と前記第2押圧手段とを圧着ツールの軸心上に配設したことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項のワーク実装装置。   The work mounting apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the first pressing means and the second pressing means are arranged on an axis of a crimping tool. 前記第1押圧手段を、前記第2押圧手段の反ワーク側に配設したことを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項のワーク実装装置。   The work mounting apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the first pressing means is disposed on a side opposite to the work of the second pressing means. ワークに負荷される荷重を検出する荷重検出器と、荷重検出器にて検出された荷重情報と設定荷重との過不足を検出し、この過不足に基づいて第2押圧手段を制御して、設定荷重となるように補正する制御手段とを備えたことを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか1項のワーク実装装置。   A load detector for detecting a load applied to the workpiece, and detecting an excess or deficiency between the load information detected by the load detector and the set load, and controlling the second pressing means based on this excess or deficiency, The work mounting apparatus according to claim 1, further comprising a control unit that corrects the load to be a set load.
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